中厚板TC4钛合金真空环境激光焊接特性

在大气和真空环境下使用光纤激光器对TC4钛合金进行焊接,分别对不同激光功率焊接焊缝形貌和组织进行观察,并对性能进行测试分析. 结果表明,真空环境激光焊接焊缝成形更加良好,可明显提高焊缝熔深,增大焊缝深宽比,抑制焊接过程中的飞溅,极大减少焊缝中的气孔缺陷. 大气环境与真空环境焊缝组织特征差别不大,真空环境热影响区宽度明显减小. 两种环境下焊缝显微硬度均呈马鞍形分布,焊缝熔化区硬度最高的特点,大气环境焊缝平均硬度约为390 HV,高于真空环境焊缝平均显微硬度8.3%. 对焊缝进行拉伸强度测试,拉伸试件全部断裂于母材部位,试件的抗拉强度为960 ~ 980 MPa.     

钛合金TC4的激光焊接

采用激光焊接TC4钛合金，研究了焊缝成分变化对组织转变和焊缝机械性能的影响，分析了焊缝中气孔(或空洞)形成的原因。试验结果袁明：焊缝合金成分Al、V的变化对组织转变厦焊缝机械性能影响较大．空洞由激光焊接的特点所决定。     

焊后真空热处理对BT20钛合金激光焊接接头性能的影响

研究了焊后真空热处理对BT20合金CO2激光和YAG激光焊接接头性能的影响。研究结果表明：真空热处理前，BT20钛合金激光焊接接头的抗拉强度和延伸率基本与母材相当，而接头各区域的显微硬度高于母材。焊后真空热处理能显著降低激光焊接接头中的残余应力并改善其分布状态，同时对焊接接头的性能影响不大。焊后真空热处理对YAG激光焊接接头性能的影响较CO2激光焊接接头敏感，其原因在于焊后真空热处理对YAG激光焊缝中的α'针状马氏体的影响较显著。     

TC4钛合金激光焊接技术研究进展

激光焊接技术作为当前一种高效、优质焊接新技术的典型代表具有高质、高效、高稳定性、低变形等技术优势,拥有广泛的应用领域。总结了国内外激光焊、激光填丝焊、激光-电弧复合焊接TC4(Ti-6Al-4V)钛合金时,焊接参数对焊缝成形的影响,并且分析了激光-电弧复合焊金属蒸气等离子体的作用机制、复合热源的相互作用模式及熔滴过渡和熔池动力学,重点探讨了焊缝及热影响区典型微观组织及其转变过程,为激光焊接技术在TC4钛合金实际工程应用推广提供理论支撑。     

薄壁TC4钛合金激光焊缝成形试验研究

以TC4薄壁钛合金为研究对象,开展激光焊工艺研究及焊缝成形控制。主要研究了焊接过程保护方式、激光能量控制、离焦量和倾斜角度等焊接参数对焊缝成形的影响。研究结果表明,激光低速焊接TC4薄板钛合金工艺窗口较窄,需要进行精确的能量输入控制。采用高速激光焊接TC4薄板结构,有效地扩大工艺窗口。提高激光离焦量也可以提高熔化宽度,激光功率与离焦量比值为100～140 W/mm可得到良好的熔透效果。激光大角度斜向焊接会出现散射现象,提高能量输入可以良好地保证成形质量。     

TC4钛合金激光搭接焊的研究

进行了TC4钛合金搭接接头的激光焊接研究,得出了工艺参数与接头几何形状之间的关系,间接反映了承栽能力的变化。分析了接头微观组织特征,同时分析了接头区域的显微硬度及性能,测量了焊接接头区域的残余应力分布规律。     

厚板Ti6Al4V合金低真空激光焊接接头组织及力学性能

采用低真空激光焊接技术对40 mm厚Ti6Al4V合金进行焊接,对比分析不同位置的微区组织与力学性能. 结果表明,母材由等轴初生α相和β转变组织组成,热影响区组织为α相、残余β相和急冷准稳态的α'马氏体,焊缝熔凝区组织主要包括不同尺寸及分布状态的α'马氏体以及慢冷却速率下形成的α相. 焊接接头抗拉强度平均值为988 MPa,断裂位置均位于母材. 焊缝上部和中部焊缝区的平均冲击吸收能量为28.8 J,明显优于下部24.8 J. 焊缝熔凝区底部区域存在细长状、密集程度较高的α'马氏体会劣化材料冲击韧性. 相比之下熔凝区中、上部形成的短粗状、密集程度较低的α'马氏体组织的冲击韧性较高, 为Ti6Al4V合金板材的连接及进一步提高接头的力学性能提供了数据支撑及相关理论依据.     

TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形力学行为研究

采用高温拉伸试验研究TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形力学行为,引进变形不均匀系数K表征激光焊板超塑性变形过程中焊接接头与母材的变形不均匀性。结果表明:TC4钛合金激光焊接接头可承受高温超塑变形而不破坏,当初始应变速率低于10-2s-1时流变应力小于60MPa;接头的变形率及试样的变形不均匀系数随变形温度及应变速率的升高均先升高再降低。在900℃、10-2s-1时,接头超塑性变形率和试样的变形不均匀系数K值同时达到最高值46%和0.18,说明焊接接头具有较高的超塑变形能力,应变速率敏感性指数m值大于0.5。     

TC4钛合金激光焊接接头组织与性能

分析不同激光焊接工艺参数下焊缝的微观组织特征,并测试焊缝的力学性能.结果表明:TC4钛合金激光焊接焊缝为针状马氏体α'组成的网篮组织和少量α'相;随着焊接热输入量的增加,由于熔池搅拌、焊接应力、合金元素烧损等原因,马氏体的分布更加散乱和密集;焊接工艺参数对焊缝相组成和各相相对含量的影响均不显著.合理的焊接工艺参数下,接头的强度高于母材.     

钛合金薄板激光焊接技术研究

通过对BT20，TC4等钛合金板材YAG，CO2激光焊接试验，分析了钛合金激光焊接常见缺陷和防止措施，研究了焊前清理、焊接过程中气体保护、激光焊接工艺参数选择及焊后处理对焊接接头力学性能的影响。     

TC4钛合金激光焊接接头力学行为的原位研究

采用扫描电镜(SEM)原位拉伸法观察TC4钛合金激光焊接接头各微区孔洞形核与成长、损伤与断裂行为,研究接头微观组织对其损伤和断裂行为的影响。结果表明:焊缝区裂纹形核于晶内孪晶、滑移线与晶界交汇处,主裂纹形成直至最终断裂;热影响区多裂纹起裂,单一裂纹扩展至最终断裂;母材区孔洞优先形核于相界面及晶界区域,缺口前端孔洞群相互贯穿直至最终断裂。当应变超过0.023时,母材区及热影响区靠近母材一侧从协调变形向以界面微孔洞的行核与聚合为主转化;焊缝区粗大晶粒内部网篮状马氏体存在且晶界面积较小,导致变形机制未发生改变,促使其力学性能低于焊缝的。     

消除钛合金激光焊接的隐患

阐述钛全金应用现状及其焊接方法，指出激光焊接应用于钛合金加工的优势所在，提出钛合金激光焊接气体保护方案与具体措施，钛合金焊件清理的步骤及检验钛合金激光焊接接头污染程度的方法。     

TC4钛合金激光焊接接头高温热处理后的显微组织研究

研究了TCA钛合金激光焊接接头经高温热处理后的显微组织,结果表明:由于在TCA合金相变点附近温度进行热处理能极大提高其合金元素的扩散速率,激光焊接接头中的马氏体α'随热处理时间的延长而更粗大,且分布更杂乱;热处理前后焊缝截面显微硬度均自焊缝中心向热影响区逐渐降低,热影响区显微硬度低于母材.与原始接头显微硬度值相比,经历高温热处理后接头的显微硬度降低约60HV左右.     

TC4钛合金电子束焊接接头组织和性能

通过室温拉伸、室温缺口拉伸、显微硬度以及金相分析对TC4钛合金电子束焊接接头的显微组织和性能进行了研究。试验结果表明，用电子束焊接TC4钛合金可获得性能良好的焊接接头，其接头的抗拉强度不低于母材，焊缝的缺口敏感系数均小于1。焊缝区和热影响区的硬度均高于母材，焊缝组织是由较粗大的原始β相转变而成的α′相，即针状马氏体，热影响区组织为均匀且细小的针状马氏体和原始α相的混合物。     

厚壁钛合金熔化焊接技术研究现状

钛合金因其具有比强度高、耐腐蚀性能好和高温性能优良等特点,被广泛应用于航空航天、海洋装备等领域。近年来,随着对厚壁钛合金的需求不断提高,厚壁钛合金的焊接技术也展现出了巨大的应用价值。因此,本文综述了厚壁钛合金材料熔化焊接技术的研究进展,主要涵盖非熔化极气体保护焊、电子束焊和激光焊等,并对厚壁钛合金焊接技术的发展趋势进行了展望。     

TC4钛合金蒙皮骨架结构件光纤激光焊工艺研究

针对TC4钛合金蒙皮骨架结构件,开展光纤激光焊接工艺研究。试验结果表明:采用喷嘴式保护方式、脉冲周期10 ms、激光功率1300 W、焊接速度1 m/min的工艺参数可以获得高效优质银白色焊缝;典型接头的拉伸强度达到800 MPa,剪切强度达到650 MPa,典型参数结构件平面度对称度均小于0.2 mm。     

TC4钛合金薄板激光焊接接头的疲劳寿命及断口分析

研究了TC4钛合金薄板激光焊接接头及母材的疲劳性能,并对其疲劳断口进行了观察.结果表明,接头的疲劳寿命在低应力水平时高于母材,在高应力水平时低于母材.母材疲劳裂纹萌生于试样表面;在裂纹扩展区有平行排列的弯曲的二次裂纹和期间更细的疲劳辉纹,瞬断区为细小的等轴韧窝.焊缝疲劳裂纹起源于表面的气孔,源区有笔直且平行排列的二次裂纹;在裂纹扩展区,断口形貌与组织有关,细晶区为韧窝,在细晶与柱状晶交界处为敞口浅韧窝,柱状晶和粗晶区为晶粒大小的刻面,上有大量的微剪切滑移带,断裂机理为滑移带形成及开裂.     

机械应变法测量TC4钛合金激光焊接残余应力

采用YAG激光对2mm厚TC4钛合金薄板进行焊接,尝试使用机械应变法对其残余应力进行测量,得到了在不同线能量作用下焊缝的外观变化及残余应力的分布规律,分析了激光焊接残余应力产生的原因。研究结果表明:机械应变法适于激光焊接残余应力的测量,其残余应力的分布跟普通熔焊相似,但拉应力区明显变窄;线能量为70 kJ/m时,TC4钛合金对接接头纵向残余拉应力峰值为604.76 MPa,约为母材屈服强度的2/3,工程应用中应加以重视;线能量越大,其焊缝越宽,残余拉应力区域越宽,且峰值残余应力越大。     

TC4钛合金电子束焊接头性能研究

采用真空电子束焊方法进行TCA钛合金的焊接，借助OM、SEM设备观察焊缝金属显微组织和断口形貌，测试了焊接接头硬度并进行了冲击试验，分析了焊接接头性能、显微组织及焊缝中气孔的形成。结果表明，采用真空电子束焊焊接TCA钛合金时，焊缝和热影响区金属中较粗大的原始β相一部分转变为过饱和的针状马氏体；焊缝中心有少量的针状α’相，并形成了编织状α组织；焊缝金属的硬度值比母材金属的高，但冲击韧度比母材金属的低。     

真空激光焊接技术研究进展

随着激光器功率的增加,激光传输受等离子体羽辉影响损耗严重,导致激光焊接一次性可穿透深度并非与激光输出功率成正比,焊缝成形稳定性无法可靠保证。而在真空环境下,激光焊接能够展现出不同的工艺特征,能有效抑制等离子体羽辉,增加焊缝熔深,改善熔池稳定性,获得高质量的焊缝。真空激光焊接为实现厚壁构件优质、高效焊接提供了新的工艺方法与研究思路。在综合评述国内外研究成果的基础上,介绍了真空激光焊接技术的发展历史,分析真空环境下激光焊接过程中的焊缝成形、熔池与匙孔、等离子体羽辉特征,梳理了真空激光焊接装备设计和真空激光焊接的相关应用等内容,并对目前该技术研究中存在的问题进行探讨以及对真空激光焊接技术未来发展方向进行展望。