淬火及超塑性变形对TC4激光焊接头组织演变机制的影响

对经淬火处理后的TC4钛合金激光焊接接头进行超塑性变形试验,通过光学显微镜和扫描电镜观察接头在超塑性变形过程中的组织变化,研究其组织演变机制。结果表明,超塑性变形过程中焊缝和母材组织演变的趋势一致,均是由针状α′马氏体转变为等轴状组织,但母材中的α′相转变速度比焊缝快。变形过程中,焊缝和母材中等轴组织含量在逐渐接近,且存在均匀化现象。采用组织均匀化系数ΔS来表征焊缝和母材的组织均匀化程度,发现ΔS均随着变形量的增大呈现出逐渐增大的趋势:变形量为50%,ΔS为0;当变形量达到350%时,ΔS增至65.8%。变形初期,淬火TC4钛合金激光焊接接头的合金元素发生扩散,针状α′马氏体分解形成α相和β相的片层状组织,此时变形机制是动态再结晶和动态回复;随着变形量的增大,接头的片层状组织由于塞积,相互挤压造成破裂,在晶界滑移的过程中发生球化,晶界滑移是此时接头变形的主要原因。     

淬火温度及变形条件对钛合金激光焊接接头超塑性均匀变形的影响

通过高温拉伸试验研究了不同淬火温度及变形条件下TC4钛合金激光焊接接头的显微组织和超塑性变形均匀性,并引入焊缝与母材截面收缩率的比值(K)来表征接头的超塑性变形均匀性。结果表明:当变形条件相同时,随淬火温度升高,接头超塑性变形后,焊缝中的针状马氏体转变为片层状组织,母材从原始的α和β双相组织转变为单一的β相组织;淬火处理能够提高接头的超塑性变形均匀性,增加接头中的β相含量,随着淬火温度的升高接头的超塑性变形均匀性上升;淬火温度保持不变时,接头的超塑性变形均匀性随着变形温度的上升而增加,随着变形速率的上升而减少;当淬火温度为1000℃,变形温度为940℃及变形速率为10~(-4)s~(-1)时,接头的变形均匀性达到最大(K=0.9269)。     

淬火对TC4钛合金激光焊接头超塑性变形行为的影响

采用光学显微镜和MTS810拉伸试验机等分析了不同工艺淬火后TC4钛合金激光焊接接头的超塑性变形行为和显微组织,研究了淬火对TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形的影响。结果表明:淬火能够提高激光焊接接头的超塑性变形均匀性,且随着淬火温度的升高,激光焊接头超塑性变形均匀性提高;采用接头超塑性变形后焊缝与母材的截面收缩率之比K来表征接头变形后的均匀性,当淬火温度为1000℃,在变形温度940℃及应变速率10~(-4)s~(-1)下进行超塑性变形时,接头变形均匀性达到最大,此时K=0.9。     

淬火对TC4钛合金激光焊接头超塑性变形行为的影响北大核心CSCD

采用光学显微镜和MTS810拉伸试验机等分析了不同工艺淬火后TC4钛合金激光焊接接头的超塑性变形行为和显微组织,研究了淬火对TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形的影响。结果表明:淬火能够提高激光焊接接头的超塑性变形均匀性,且随着淬火温度的升高,激光焊接头超塑性变形均匀性提高;采用接头超塑性变形后焊缝与母材的截面收缩率之比K来表征接头变形后的均匀性,当淬火温度为1000℃,在变形温度940℃及应变速率10^(-4)s^(-1)下进行超塑性变形时,接头变形均匀性达到最大,此时K=0.9。     

TC4钛合金激光对接接头超塑变形显微组织研究

通过高温拉伸试验研究TC4钛合金激光对接接头超塑性变形,用金相显微镜观察了超塑性变形前后母材及焊缝显微组织,并测量了变形前后焊缝截面的显微硬度。结果表明:激光焊接接头能够承受高温拉伸,随着变形温度的提高或应变速率的降低,母材晶粒发生一定程度的长大,β与α两相比增加。在高温超塑性变形作用下,焊缝的针状组织增厚成为片层状,并发生局部区域球化。激光焊接接头性能优良,超塑性变形后焊缝截面显微硬度约380HV。     

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。     

TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头显微组织和力学性能

研究TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC4/TA17异种钛合金激光焊接头焊缝的显微组织为片状α′马氏体,TC4侧靠近母材的热影响区和TA17侧靠近母材的热影响区只发生α相向β相转变,TC4侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+针状α′马氏体,TA17侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+片状α′马氏体。TC4/TA17异种钛合金激光焊接头的显微硬度呈不对称分布,焊缝的显微硬度最高,TA17母材显微硬度最低。TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头断裂在TA17母材,断口呈现韧性断裂形貌。     

薄板TC4钛合金TIG电弧和激光焊接接头晶粒尺寸与微观组织

对薄板TC4钛合金进行TIG电弧和激光焊接技术研究,重点分析了TIG焊接电流、焊接速度和激光输出功率对TC4钛合金焊接接头晶粒尺寸、微观组织和显微硬度的影响规律. 试验结果表明,在实现薄板TC4钛合金完全熔透的条件下,激光焊接具有更小热输入,接头焊缝区和热影响区宽度也显著降低. TIG焊接接头晶粒尺寸随热输入增加,呈现增加趋势. 随距焊缝中心位置增加,焊接接头晶粒尺寸均逐渐降低. TC4钛合金激光焊接接头焊缝区呈现魏氏组织特征,针状α'马氏体细小. 近缝热影响区组织为网篮状α'马氏体,而近母材热影响区为未转变α相和针状α'马氏体的双相组织. 随距焊缝中心位置增加,马氏体生成量逐渐减少,焊缝显微硬度值呈现降低趋势;同时相比于TIG焊接,TC4激光焊接接头具有更高的显微硬度.     

铸造TC4合金电子束焊接工艺研究（英文）

主要探讨铸造TC4合金电子束焊接工艺。为了获得良好的铸造TC4合金电子束焊接接头,作者对焊缝形貌,微观组织和接头拉伸性能进行研究。结果表明:通过调节焊接电流和焊接速度可以获得电子束焊双面成型工艺,但是对于厚板却很难获得双面成形的焊缝形状,经X射线检测焊缝内部质量,能满足检验标准;铸造钛合金电子束焊接接头微观组织构成的母材由板条状α相和β相组成,焊缝区域由针状马氏体组成,热影响区由细针状马氏体、板条状α相和β相组成;铸造TC4电子束焊接接头拉伸性能与母材相当,因此可以通过改善母材的组织成分和显微组织来提高其焊接接头的拉伸强度。冲击试验表明应力集中系数对吸收功有很大的影响。     

7 mm厚TC4钛合金电子束焊接头组织和性能

采用真空电子束焊对7 mm厚TC4钛合金板进行焊接,利用光学显微镜对焊接接头显微组织进行表征,分析不同区域显微组织,通过显微硬度、拉伸试验、冲击试验、弯曲试验对力学性能进行测试,借助扫描电镜对拉伸、冲击断口形貌进行观察,对焊接接头显微组织演变规律和性能进行研究。结果表明,真空电子束焊焊接接头成形良好,TC4钛合金母材组织由α相和β相组成,焊缝区组织由原始的β相转变而成α′相（针状马氏体）,为粗大的柱状晶组织,热影响区组织由均匀且细小的针状马氏体α′相及原始的α相和β相组成;焊缝区显微硬度高于热影响区和母材区,从焊缝顶部到根部显微硬度逐渐下降;焊接接头抗拉强度高于母材抗拉强度;V形缺口在焊缝区的冲击试样具有较好的韧性。     

氢热处理对钛合金激光焊接接头超塑性变形的影响

采用置氢后淬火处理的方式来调节钛合金激光焊接接头的组织结构,旨在改善钛合金激光焊接接头在超塑性变形过程中的不均匀性,通过高温拉伸试验对氢热处理后的钛合金激光焊接接头超塑性变形峰值流变应力、伸长率、变形均匀性展开研究。结果表明:氢热处理能够改善接头超塑性变形均匀性,随着淬火温度的升高,接头变形峰值流变应力增大,伸长率降低;随着变形温度的升高,接头变形峰值流变应力减小,伸长率减小;随着变形速率的下降,接头变形峰值流变应力减小,伸长率增加。采用焊缝与母材截面收缩率的比值来表征接头的变形均匀性,在置氢量为0.05 mass%、淬火温度为980℃和在920℃以10~(-4) s~(-1)应变速率变形时,此时接头变形均匀化系数K为0.793。     

Study on the Electron Beam Welding Process of ZTC4 Titanium Alloy

主要探讨铸造TC4合金电子束焊接工艺。为了获得良好的铸造TC4合金电子束焊接接头,作者对焊缝形貌,微观组织和接头拉伸性能进行研究。结果表明:通过调节焊接电流和焊接速度可以获得电子束焊双面成型工艺,但是对于厚板却很难获得双面成形的焊缝形状,经X射线检测焊缝内部质量,能满足检验标准;铸造钛合金电子束焊接接头微观组织构成的母材由板条状α相和β相组成,焊缝区域由针状马氏体组成,热影响区由细针状马氏体、板条状α相和β相组成;铸造TC4电子束焊接接头拉伸性能与母材相当,因此可以通过改善母材的组织成分和显微组织来提高其焊接接头的拉伸强度。冲击试验表明应力集中系数对吸收功有很大的影响。     

钛合金激光焊接接头超塑变形组织演变表征

研究了超塑性变形过程中TC4钛合金激光焊接接头各区域显微组织演变规律,并对相关参数进行表征。结果表明,随着超塑性变形的进行,接头内针状马氏体组织发生α′→α+β相变,同时针状组织长大为片层,接头各区域显微组织逐渐均匀化,促进超塑性变形的进行;随着变形的进行,等轴化率逐渐升高;随着变形温度的升高或初始应变速率的降低等轴化率逐渐上升,促进焊缝超塑性变形的进行。提出采用平均晶粒尺寸来表征热影响区组织的转变程度。随着变形的进行,平均晶粒尺寸逐渐增大,随变形温度的升高或初始应变速率的降低平均晶粒尺寸减小,这有利于接头组织的均匀化。     

超塑成形TC4薄板激光焊接头组织及性能研究

对1mm厚Ti6A14V钛合金薄板进行了激光焊接工艺试验,研究结果表明:激光焊配合修饰焊工艺获得成形均匀和质量良好的接头,且焊缝内部无气孔、裂纹等缺陷。接头焊缝区组织以针状α′马氏体相为主,热影响区组织分为粗晶区和细晶区,粗晶区包含较多的针状马氏体,细晶区则为板条状α相+少量针状马氏体;接头硬度由母材区到焊缝区呈逐渐增高趋势,焊缝区显微硬度最高,为371 HV。薄板TC4钛合金激光焊接头拉伸强度与基材相当,断后伸长率略低于母材,接头横弯弯曲角度略低于母材,弯曲断裂于母材侧。     

厚板TC4钛合金电子束焊接头组织和力学性能研究

对30 mm厚TC4钛合金进行电子束焊接试验,通过金相分析以及显微硬度测试对焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,TC4钛合金母材由等轴α以及部分β转变组织组成,焊缝区组织在纵向上具有不均匀性。焊缝顶部β柱状晶粗大,沿熔合线向顶部生长,中部和下部柱状晶相对较小,垂直熔合线向焊缝中心对称竞相生长。β晶粒内部微观组织为针状马氏体,马氏体尺寸从焊缝顶部到底部逐渐减小。热影响区显微组织为等轴初生α相和α'针状马氏体,以及未完全转变的β相。焊缝区和热影响区显微硬度值高于母材;在焊缝区纵向上,顶部显微硬度值为340 HV,随着距离焊缝顶部距离的增加,硬度值显著增大,最大值为435 HV。     

TC4钛合金电子束焊接接头高温性能与组织

通过高温拉伸试验、高温持久拉伸试验以及金相分析对TC4钛合金电子束焊接接头的显微组织和高温性能进行了研究.结果表明,用电子束焊接TC4钛合金可获得高温性能良好的焊接接头,其焊接接头的高温抗拉强度为630 MPa,与母材相当.高温持久拉伸时焊接接头在400 ℃下100 h的持久强度大于600 MPa,不低于TC4钛合金母材同等条件下的持久强度.TC4钛合金母材室温下的组织为典型的轧制状态组织,即拉长了的针状α β组织,焊缝组织是由原始β相转变而成的α'相,即针状马氏体.经高温拉伸和高温持久拉伸后焊缝晶粒均明显长大,但其晶粒的长大程度与高温持续时间无关.     

置氢对钛合金激光焊接接头超塑变形均匀性的影响

采用置氢处理的方法提高TC4钛合金激光焊接接头的超塑性变形均匀性,并提出表征不均匀性系数K进行定量表征.结果表明,当置氢量超过0.29%时,随着含氢量的升高,钛合金焊接板的超塑性能降低,即峰值流动应力增加、截面收缩率降低.但接头的超塑性变形均匀性增加;随置氢量的升高,母材截面收缩率下降幅度大于焊缝截面收缩率下降幅度.变形不均匀系数K可以表征置氢TC4激光焊接接头超塑性变形过程中焊缝与母材变形不均匀性. K值随着含氢量的增大、变形温度的升高以及应变速率的降低而增大. K值在含氢量1.299%,变形温度920℃,应变速率10-4 s-1时达到最大0.84.     

TC4钛合金的电子束焊

采用真空电子束焊接工艺焊接TC4钛合金，通过显微组织观察、显微硬度测试以及进行冲击试验，分析了焊接接头显微组织、性能以及焊缝中气孔的形成。结果表明：采用真空电子束焊焊接TC4合金时焊缝中有气孔产生．焊缝金属的硬度值比母材金属的高，但冲击值低于母材的；焊缝和热影响区中较粗大的原始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。     

Ti-5Al-2.5Sn合金焊接组织及成形问题的计算机辅助分析

对Ti-5Al-2.5Sn钛合金激光叠焊接头的超塑性变形行为进行研究,并利用3D-deform模拟分析变形前后的显微组织。模拟研究均表明:上板焊缝较下板焊缝马氏体分布更密集;叠焊焊缝为典型篮网组织;热影响区中针状马氏体含量较少,并且离熔合线越近,含量越多。Ti-5Al-2.5Sn钛合金激光叠焊板超塑性变形能力良好,接头承受变形能力强并且未与母材脱离,试样变形主要发生在母材,破坏也在母材。     

TC4钛合金激光焊对接接头超塑变形显微组织

采用金相显微镜观察了钛合金激光对接接头超塑性变形前后各区域显微组织,并分析其形成机理.结果表明,变形温度的增加或应变速率的降低有利于TC4合金接头超塑变形,母材晶粒发生一定程度的长大,且α相的数量相对减小,而晶间β相数量逐渐增加,两相都有等轴化趋势;焊缝超塑性变形时,针状组织增厚成为片层状.变形过程中片层组织被打断,片层长度变短,具有球化的趋势;超塑性变形后焊缝截面显微硬度最大为380 HV,与变形前焊缝相比降低约50 HV,满足实际承载需求.