TC4钛合金惯性摩擦焊接头组织及断裂韧性与裂纹扩展特性分析

文章采用了XRD、SEM、EBSD等显微表征技术分析了焊态及焊后热处理态下焊接接头各区域的微观组织特征,并研究了焊接接头的断裂韧性和疲劳裂纹扩展性能。结果表明,焊缝区以再结晶组织为主,热力影响区等轴状初生α_p相转变为棒状结构,热影响区组织与母材基本相同,热力影响区与热影响区的原始β晶粒内部分区域形成了取向差角度约为60°的针状马氏体α′相,热处理促进了残余亚稳态β相分解,在片状α_s相间形成了大量断续分布组织。焊缝区α晶粒内大量的平行或交叉分布的片状α相和复杂的相界面结构可有效阻碍裂纹的扩展并改变裂纹的扩展路径,提高焊接接头的断裂韧性及抗疲劳裂纹扩展能力。     

α+β型钛合金惯性摩擦焊接头焊态/热处理态组织演变及性能研究

文中采用SEM、EBSD及TEM等表征手段分析了惯性摩擦焊接头在焊态及焊后热处理态下的微观组织形貌与分布特征,并研究了焊后热处理态下的接头力学性能。结果表明,焊缝区为单一等轴α晶粒,在焊态下由板条状马氏体α′相+晶界片状αp相+亚稳态β相构成,并伴随着(0001)//ND丝织构。热处理后转变为晶界片状αp相+晶内片状αs+β相,在原有丝织构的基础上形成了(21 ?1 ?3)[21 ?1 ?9]取向织构;焊缝区显微硬度最高,随着向母材区过度显微硬度逐渐降低,焊后热处理可降低焊缝区硬度,使接头硬度分布较为均匀。接头在室温下的拉伸试验均断裂于远离焊缝中心的母材区。     

工业纯钛摩擦螺柱焊接头组织与性能研究

为解决传统电弧螺柱焊焊接大直径（M≥12 mm）有色金属时焊缝合格率低、焊接工艺繁琐等问题,提出采用静龙门式搅拌摩擦焊设备配合专用螺柱焊工装对尺寸为M12、材质为TA2的工业纯钛螺柱与底板进行焊接。并对三组不同顶锻位移下的工业纯钛螺柱焊接头进行宏观形貌、显微组织、抗扭强度与显微硬度分析。结果表明,在顶锻位移较小的情况下,TA2螺柱焊接头焊缝中心出现孔洞缺陷,顶锻位移中等的情况下焊缝中心出现条状缺陷,而较大参数下接头焊合良好,未发现缺陷;顶锻位移为3 mm时接头抗扭强度最高,可达117 N·m;锻造变形组织使焊缝附近区域显微硬度明显升高。     

轻质异种材料摩擦焊研究现状

由于异种材料物理、化学性能及力学性能方面存在显著差异,导致其在焊接过程中容易出现被氧化、形成脆性金属间化合物、焊接变形严重等焊接缺陷。而摩擦焊作为一种绿色固相连接技术,因其焊接温度低、焊接质量好、焊接过程稳定等优点,已经在异种材料焊接中得到了广泛的应用。详细综述了异种材料搅拌摩擦焊、线性摩擦焊轴向摩擦焊的国内外研究进展,涉及到焊接工艺、力学性能和成分分析等方面,着重介绍了铝合金、镁合金、钛合金等轻质材料之间的摩擦焊接,并对今后的发展进行了展望。     

5A06铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊T形接头组织与性能

采用静止轴肩搅拌摩擦焊方法实现了10 mm厚5A06铝合金T形接头的焊接. 通过低主轴转速匹配高焊接速度与高主轴转速匹配低焊接速度两组不同的焊接参数,结合拉伸试验、宏观与微观金相分析、电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)分析与扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)断口分析,研究了热输入对焊接接头力学性能与组织的影响. 结果表明,在两组焊接参数下均可获得无孔洞缺陷的全焊透T形接头,焊缝表面光滑平整,几乎无减薄发生;热输入不同会改变搅拌针与周围材料的摩擦形式,引起焊缝出现弱结合缺陷,并影响接头抗拉强度; 在高主轴转速匹配低焊接速度时,焊缝中心重叠区顶部易产生弱结合缺陷,导致接头抗拉强度较低,为198 MPa,拉伸试样断裂在筋板. 在低主轴转速匹配高焊接速度时,焊缝无缺陷存在,接头抗拉强度为287 MPa, 拉伸试样断裂在底板.     

TC17钛合金线性摩擦焊接头组织及力学性能分析

针对固溶时效态TC17钛合金焊态及焊后热处理态线性摩擦焊接头,进行显微组织及力学性能对比分析. 结果表明,焊态时焊缝组织发生了回复与再结晶,由于焊后冷却速度较快,生成了亚稳定β相,焊缝区发生了软化;热力影响区组织沿受力变形方向拉长、细化、交替呈带状分布,加工硬化程度较高,显微硬度明显高于其它区域;热影响区由于二次次生α相基本溶解于亚稳定β相,导致显微硬度显著降低. 经过焊后热处理,亚稳定β相发生时效分解,析出了弥散程度更高的针状次生α相使得焊接区硬度大幅度提高. 由于亚稳定相的生成,焊态接头发生软化,拉伸均断裂在焊缝区,抗拉强度达到母材强度91.8%,断口呈脆性断裂形态;焊后热处理态接头由于二次次生α相的析出,起到弥散强化的作用,拉伸试验均断在母材,断口呈典型韧性断裂形态.     

Ti2AlNb金属间化合物惯性摩擦焊接头组织及性能分析

采用惯性摩擦焊接工艺对Ti₂AlNb金属间化合物进行了焊接试验研究，利用SEM观察了焊态及焊后热处理接头各区域显微组织，并分析了接头显微硬度变化趋势. 结果表明，Ti₂AlNb金属间化合物试验母材为α₂+B2+O三相组织，α₂相呈断续网状和块状分布于原B2相晶界，O相呈片状分布在B2相基体上；摩擦焊接头分区明显，WZ为单一B2相等轴晶粒，晶粒均匀细小，热力影响区(TMAZ)近焊缝区为B2+α₂相组织，α₂相沿摩擦方向呈定向分布，远焊缝区与热力影响区(HAZ)相近为B2+O+α₂三相组织；焊后热处理接头WZ为板条状B2+O双相组织，并伴有疑似孪晶出现，TMAZ为B2+O+α₂三相组织，近焊缝区原黑色条纹区B2相转变成了块状O相，其余B2相转变成B2+O相板条束，HAZ组织与母材相近，但具有厚度更细小的O+B2相板条；焊态及焊后热处理接头焊缝区显微硬度最高，随着向母材区过度，显微硬度逐渐降低.     

TA19钛合金惯性摩擦焊接工艺

采用惯性摩擦焊接工艺对TA19钛合金进行了焊接试验研究,针对不同工艺参数下的焊接接头力学性能进行了室温拉伸、高温拉伸及显微硬度等测试,并对优选工艺后焊接接头显微组织进行了分析. 结果表明,TA19钛合金具有良好的惯性摩擦焊接性,在合理焊接工艺条件下能得到高强度焊接接头;焊接接头各区域中焊缝区显微硬度最高,随着向母材区过渡,显微硬度逐渐降低;焊缝区为典型的动态再结晶组织,主要由少量沿β相晶界分布的沿晶α相+α′马氏体组成,热力影响区由变形初生α相+α′马氏体组成,热影响区微观组织与母材相近,仅有部分板条状β相及板条状次生α相发生交叉分布.     

热处理制度对TC17钛合金线性摩擦焊接头组织及力学性能的影响

本工作针对航空发动机整体叶盘常用材料TC17钛合金进行线性摩擦焊试验研究,主要通过OM、SEM、显微硬度和常温拉伸试验方法对不同热处理状态下接头组织的形貌和力学性能进行分析.研究发现,由于焊接过程中复杂的热力耦合作用,接头组织形成了典型的焊缝区、热机影响区和热影响区,且焊接接头性能显著降低;而经过焊后热处理,由于亚稳定β相和亚稳定α相分解,析出弥散分布的针状α相使接头性能大幅提高,常温拉伸都断于母材处;并且弥散分布的针状α相的强化效果与热处理温度密切相关,通过合理热处理制度可以实现TC17线性摩擦焊接头强度和塑性的合理匹配,提高接头的综合性能.     

Ti-Al系金属间化合物焊接技术研究现状

Ti-Al系金属间化合物作为航空发动机用最具潜力的轻质耐高温结构材料,具有低密度、低热膨胀率、高热导率及耐热温度高等特点,将可能替代现有钛合金、镍基高温合金材料成为航空发动机压气机低温或高温部件重要制造材料。简要介绍Ti-Al系金属间化合物的性能特点,概述了Ti_3Al、TiAl、Ti_2AlNb等典型Ti-Al系金属间化合物焊接技术的研究应用,最后总结和展望了Ti-Al系金属间化合物的高质量焊接技术及在航空发动机领域的应用。