异种厚度Nb521铌钨合金激光焊接工艺

为了给Nb521铌钨合金大型薄壁结构件的工程化应用提供参考,积累Nb521铌钨合金激光对接焊缝的基础数据,通过预置装配错边和装配间隙,开展了异种厚度Nb521铌钨合金的激光焊接工艺试验,研究了装配条件对铌钨合金激光焊接头的焊缝成形、微观组织及力学性能的影响。结果表明,Nb521铌钨合金具备良好的激光焊接工艺性;1.0 mm+1.5 mm厚Nb521铌钨合金激光对接焊缝允许的最大装配错边和最大装配间隙均为0.3 mm,即不超过较薄母材厚度的30%;Nb521铌钨合金激光焊缝金相组织为典型的铸态组织,两侧柱状晶通过联生结晶方式向焊缝中心相对生长,热影响区宽度为0.3～0.4 mm;装配错边和装配间隙对焊缝微观组织的影响较小;当装配错边和装配间隙不超过允许的最大值,均可获得均匀美观的双面焊缝成形;接头具备良好的综合力学性能,拉伸试样断裂于母材,为典型的韧性断裂特征。创新点： (1)引入激光焊实现了异种厚度Nb521铌钨合金对接焊,接头具备良好的综合力学性能。(2)分析了装配错边和装配间隙对1.0 mm+1.5 mm厚Nb521铌钨合金激光对接焊缝的影响,获得了装配阈值。     

TC4钛合金与Nb—W—Mo—Zr铌合金的真空电子束焊接工艺研究

采用真空电子束焊对TC4钛合金和Nb—W—Mo—Zr铌合金进行了成功焊接,焊接的基本工艺参数为：炉室真空度≤3．0×10^-2 Pa,枪室真空度≤1．5×10^-3 Pa,焊接电压56-60kv,束流20～25mA,工件的移动速度为550～600mm／min。用扫描电镜对焊接组织进行了观测,并作了X射线无损探伤。结果表明,热影响区和熔合区组织致密,焊缝熔透性好,无气孔。熔合区主要为胞状束凝固结构,基本无枝晶出现。X射线探伤结果得出,焊缝质量满足国家一级标准。焊接组件在室温下的力学性能为：Rm=595MPa,Rp0.2=482MPa,A=20％,Z=63％。     

BT5-1钛合金与C-103铌合金的真空电子束焊接工艺研究

基于BT5-1钛合金与C-103铌合金性能的分析和电子束焊接的特点，实现了BT5-1与C-103的电子束焊接。试验结果表明：选用合适的电子束焊接工艺规范连接的BT5-1与C-103的接头成形良好，没有产生裂纹等缺陷。占空比对焊接质量有重要影响。     

薄壁铝合金电子束焊工艺

对0．8mm厚LF2铝合金板进行了电子束对接的初步研究,得到了适宜短板电子束对接的工艺参数,在此工艺下得到的对接接头拉伸强度为153．3 MPa,为母材强度的63．3％。强度低的主要原因是未能填充焊丝、焊缝中存在气孔等。     

航天用高温铌合金研究进展EI北大核心CSCD

与其他种类的高温合金相比,高温铌合金具有密度低、高温(600~1600℃)比强度高、冷热成形性能优良、焊接性能好等优点,可以加工成形薄壁和复杂形状的零件,用来制造火箭发动机、卫星、宇宙飞船和导弹的姿态控制/轨道控制发动机的推力室身部延伸段等部件,是航天结构件的重要候选材料之一。为了满足航天发动机的需求,我国相继在美、俄铌合金的基础上仿制研发了多种火箭发动机用铌合金结构材料,其中使用最多的是C-103和Nb521合金。本文对铌合金的分类、航天用铌合金的发展、应用及进展情况进行了综述。针对应用较为广泛的C-103、PWC-11、Nb521合金及在研的低密度铌合金进展情况进行了重点介绍,并讨论了航天用铌合金研究目前存在的问题,对未来发展更高强度、更高强韧性和轻质化的新型铌合金,以及更高温度、长寿命的高温抗氧化防护涂层的研究方向进行了展望。     

电子束选区熔化成形Nb521合金微观组织与性能分析

采用电子束选区熔化技术制备Nb521合金,研究其致密化成形工艺。通过对成形试样的组织、物相、显微硬度、室温拉伸性能的检测与分析,探讨了电子束选区熔化成形Nb521合金的机理。结果表明,电子束选区熔化成形过程中,电子束熔化电流及速度的合理匹配,是得到表面质量及内部质量优异的成形样品的基础;电子束能量密度为340 J/mm3时,样品的密度达到8.78~8.79 g/cm3;Nb521合金显微组织沿沉积方向呈柱状晶,晶粒沿（200）晶面有较强的择优生长取向;成形样品中除Nb基体相外,还存在少量的Nb2C与ZrC碳化物析出;样品室温抗拉强度达到384 MPa,屈服强度为307 MPa,断后延伸率为16.5%;显微硬度处于1 500~1 700 MPa之间,无各向异性。     

低密度铌合金焊接性能的研究

采用真空电子束焊接方法,研究了低密度铌合金自身焊、与高强铌合金、高温钛合金等合金的焊接性能。 采用电子束流偏向高熔点合金一侧的焊接方式,针对不同合金,调整相应电流、焊接速度、偏置距离等参数,得到的焊接接头成形良好,抗拉强度优异。室温下自身焊、与Nb521及与TC4合金焊接系数均大于0.9,塑性均与基材保持一致;1100℃下,与Nb521合金焊接强度可达75.3MPa,基本与基材持平。     

块体非晶合金的电子束焊接

为了寻求块体非晶合金的最佳焊接技术 ,研究了Ｚｒ50 Ｃｕ30 Ｎｉ10 Ａｌ10 块体非晶合金板的电子束焊 ,采取不同的电子束焊接条件研究所获得的焊接区的组织和强度性能。用电弧熔炼法由纯锆、铜、铝和纯镍金属在氩气氛下制备了Ｚｒ50 Ｃｕ30 Ｎｉ10 Ａｌ10 四元合金铸锭 ,随后再将该铸锭完全重熔后压力铸造成宽 5 0ｍｍ、长 60ｍｍ、厚 3ｍｍ的板状非晶态试样。用电子束焊机 ( 30ｋＷ级 )在大气压约为 1Ｐａ的真空气氛下进行了电子束焊 ,其焊接条件范围如下 :( 1)加速电压为 70ｋＶ ,( 2 )分级移动速度 (即焊接速度Ｖｗ)为 16 7至 2 5 0ｍｍ…     

高铌TiAl/Ti600合金电子束焊接头组织与性能

对高铌TiAl/Ti600合金进行了电子束焊接试验以便对高温钛合金与高铌TiAl合金高质焊接提供理论及试验依据,采用金相显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射仪等设备对焊接试样进行了分析.结果表明,高铌TiAl/Ti600接头极易产生裂纹缺陷.接头焊缝主要形成细针状α₂-Ti₃Al相及α-Ti相,而高铌TiAl侧热影响区呈现板条状及等轴组织形貌,Ti600侧热影响区为针状α'相.接头焊缝区硬度最大,达到586 HV,Ti600侧向高铌TiAl侧过渡过程中硬度逐渐增大,由焊缝到两侧热影响区硬度过渡梯度较大.高铌TiAl/Ti600电子束焊接头室温抗拉强度可达516 MPa,且接头断裂于偏高铌TiAl侧焊缝区,断裂性质为典型的脆性解理断裂,呈现穿晶断裂特征.     

PM-TZM钼合金电子束焊接特性

为研究PM-TZM钼合金电子束焊接特性,对其进行了电子束焊接试验,分别对接头显微组织及力学性能进行了分析. 结果表明,PM-TZM钼合金电子束焊缝呈“钉状”几何特征,熔合线附近有链状气孔出现. 焊缝区由粗大的等轴晶及柱状晶组成,热影响区晶粒相比于母材明显长大. 接头各区域硬度值不同,焊缝区硬度与母材相当,硬度最低值出现在两侧热影响区.PM-TZM合金电子束焊接接头有较大的性能损失. 接头室温最高抗拉强度378 MPa,为母材抗拉强度的47%,1 000℃抗拉强度168 MPa. 接头拉伸断裂均发生于焊缝区,呈典型的脆性解理断裂特征.     

钛合金与铌合金电子束焊温度场数值模拟

钛合金与铌合金是具有优良使用性能的两种合金材料,这两种材料被广泛用于航空、航天、核工业等重要领域.文中采用有限元分析软件ANSYS,对钛合金与铌合金电子束焊的温度场进行了模拟研究,利用双热源模型模拟电子束焊温度场,研究了异种金属焊接的建模方法、函数载荷的加载技巧,着重分析了钛合金(7715D)和铌合金(C-103)的焊接性,采用热源向铌一侧偏置的方法来保证焊接熔深的一致.最后得到了不同焊接热输入条件下钛合金与铌合金焊接过程中的最佳偏置距离.     

铝合金电子束焊接技术

铝合金因其良好的性能在航空航天、交通工具、机械制造等领获得了广泛应用,其焊接性限制了铝合金的进一步应用和发展.电子束焊因其熔透性高、接头性能优良等优点成为铝合金焊接的重要方法之一.简述了电子束焊接的基本原理和特点,综述了铝合金电子来焊在工艺、接头组织性能、接头缺陷预测和有限元数值模拟技术等方面的研究工作,展望了铝合金电...     

电子束焊接技术在高强合金上的应用和发展

综述了国内外电子束焊接在高强合金上的应用.从焊接工艺、组织分析、焊后热处理以及计算机模拟等方面对高强钢、高强铝合金和高强钛合金三种高强合金的电子束焊接进行了介绍,总结电子柬焊接在高强合金上应用的不足之处,并对未来的进一步研究进行展望.     

焊接工艺对高铌Ti3Al合金电子束焊接接头显微组织和显微硬度的影响

利用OM,SEM,XRD,TEM和显微硬度等方法对电子束焊接Ti3Al 高铌金属间化合物接头区域的显微组织特征进行了分析.结果发现:焊缝区域组织主要为有序亚稳态残余β相(B2相),其结晶形态为胞状束晶,焊缝区域存在一定程度的层状偏析;热影响区晶粒长大明显,晶粒的多边化过程不充分;熔合区和热影响区的显微硬度显著高于母材,焊缝中心区在整个焊缝部分硬度最低.     

大厚度钛合金结构电子束焊接制造基础研究

通过对大厚度电子束焊焊缝几何特征和接头组织和力学性能不均匀性的研究,提出焊缝几何特征表征参量和不均匀性表征因子;通过对接头损伤、断裂和疲劳的实验和理论研究,提出大厚度钛合金电子束焊接接头的失效机理;通过对焊接应力变形的理论和数值模拟研究,提出大厚度钛合金电子束焊接接头残余应力形成的机理;在上述研究的基础上,设计大厚度钛合金电子束焊接结构完整性评价体系.从而有望建立大厚度钛合金电子束焊接接头性能定量调控理论与工艺方法和有自主知识产权的大厚度钛合金电子束焊接结构强度、断裂和疲劳完整性评价的方法和指南.     

钛合金电子束深熔焊根部缺陷机理分析

文中研究了大厚度Ti6321钛合金深熔焊时,根部缺陷的位置和形貌特征,分析了根部缺陷产生的原因,揭示了缺陷产生的机理,提出了减小和消除根部缺陷的方法.结果表明,对于大厚度钛合金深熔焊,未焊透时焊缝中容易产生钉尖和链状气孔缺陷.当匙孔底部表面张力与流体静压力之和大于金属蒸气压力时,根部无法维持稳定的匙孔内壁,液态金属凸出向匙孔坍塌,金属蒸气不能完全逸出,在快速冷却条件下,液态金属凝固后形成钉尖缺陷. 当表面张力、液体静压力与金属蒸气压力的平衡位置距离匙孔底部距离大于1/2熔深时,焊缝根部容易产生链状气孔缺陷.通过采取相应措施可以有效减少和消除钉尖缺陷和链状气孔缺陷.     

电子束焊接过程束流品质的调控技术

研究到达工件前的束流品质,束流品质的量化表征是通过基于二次电子的间接测量方式和基于能量密度测试传感器的直接测量方式相结合来实现。通过自动束流对心和矫形程序实现对束流品质偏移距离和形貌因子两个表征参数的调控,并使其达到最优。研究电压、束流、聚焦电流等电子束焊接工艺参数与束流的三维能量分布指标的内在联系。通过建立的二次方模型,利用Design-Expert软件优化(Optimization)模块不仅可以预测不同电参数作用下的四个表征参数的具体数值,而且能根据设定的四个表征参数推算出三个电控参数的优化方案,选择期望度最大的一组电控参数值作为调控的基本参数。在此基础上利用电子束能量直接测试系统,进行电控参数的微调,并实时监测四个三维特征参量的变化,直至达到调控的预定值。     

Experimental study of electron beam welded titanium alloy to chromium bronze joint with a vanadium sheet

Electron beam welding experiment of titanium alloy to chromium bronze with a vanadium filler metal was carried out. Microstructure of the joint was observed by optical microscopy and scanning electron microscopy. Tensile strength of the joint was evaluated. The fracture surface of the joint was also analyzed. The results showed that the addition of vanadium filler metal reduced the brittleness of joint by increasing the amount of vanadium-based solid solution in the weld. But the melting point of vanadium.filler metal was so high that large heat input was needed to completely melt the filler metal. Thus, a large amount of interfacial compounds were produced. The tensile strength of joint was 280 MPa with a brittle fracture mode.