TiAl基合金电子束焊接头组织及转变规律

采用OM,XRD,SEM,TEM及EDS等测试方法分析了Ti-43Al-9V-0.3Y合金电子束焊接头各区域组织特征、相组成及其转变规律.结果表明,接头组织主要由B2相组成,还含有部分α2 γ双相片层组织及粒状γm相,稀土元素Y是以YAl2相形式存在并起到细化晶粒的作用.合金在热处理和电子束焊接时,液态金属在冷却过程中由于冷却速度不同而发生不同的转变:较低冷却速度时形成片层状组织和魏氏组织;冷却速度较快时易形成粒状γm相;冷却速度极快时只发生有序化转变.最终得到性能上存在差异的不同铸造组织.     

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.     

厚板TC4钛合金电子束焊接头组织演变及力学性能

电子束焊因其真空环境、能量密度大、焊缝深宽比大等优点,被广泛应用于钛合金焊接。系统研究了30 mm厚TC4钛合金电子束焊接接头组织演化及其力学性能。结果表明:熔合区中部由粗大原始β柱状晶组成,内部为αGB、块状α集束和部分网篮组织构成的混合组织,靠近热影响区的熔合区由等轴原始β晶粒构成;热影响区存在较显著的组织不均匀性,随着距熔合区距离增大,β转变组织(次生α片层+残余β相)含量逐渐降低,初生α相含量逐渐升高;熔合区平均显微硬度比母材高约50 HV,接头抗拉强度达到906 MPa,接头强度系数达到96%,拉伸断裂位置位于熔合区内。     

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。     

QCr0.8/TC4薄板电子束焊接头组织及断裂路径

对QCr0.8/TC4异种材料薄板进行了电子束对接焊接试验.采用光学金相、扫描电镜、能谱分析及X射线衍射相分析等方法,对接头组织结构及相组成进行了分析.并对接头进行了性能测试及断口形貌观察,分析了断裂性质,探讨了断裂路径.结果表明,焊缝由大量的γ-CuTi相、金属间化合物CuTi2,CuTi3及少量的铜基固溶体组成,且靠近铜合金侧存在一层20 μm左右的反应层,推测其可能为Ti2Cu,CuTi,Cu4Ti3,Cu2Ti,Cu3Ti等多种金属间化合物混合层;QCr0.8/TC4的电子束对中焊接性较差,接头断裂发生在焊缝中心的粗晶区,呈明显的解理断裂特征,接头抗拉强度很低,仅为82.1 MPa.     

TiAl/Ti60电子束焊接接头组织及性能

对 TiAl/Ti60 异种材料进行电子束焊接,研究了其接头成形特点、焊缝组织、热影响区组织及接头力学性能.结果表明,TiAl/Ti60 电子束焊接时,接头的主要缺陷是存在宏观横向裂纹.焊缝组织快速冷却时主要形成的马氏体组织为针片状的α2 相,Ti60侧热影响区为针状α' 相,TiAl 侧热影响区为马氏体形貌.接头焊缝区硬度值较大,且熔合线两侧的硬度分布梯度较大.TiAl/Ti60 常规电子束焊接接头,接头的抗拉强度最大可达到 175.4 MPa,接头强度相对较低.拉伸断裂发生在 TiAl 侧熔合线附近,断裂为脆性断裂,断裂特征为穿晶断裂.

Abstract：

Electron beam welding experiments of TiAl/Ti60dissimilar joints were carried out. Microstructure and mechanical properties were studied. The results show that major defect in TiAl/Ti60 joint during electron beam welding is transverse crack. Weld zone is characterized by acicular α2 plates, HAZ near to Ti60 by acicular α' phase, and HAZ near to TiAl by martensite. Hardness in weld zone is relatively higher, as well as the hardness gradient along fusion line. Fracture during stretching occurs in the region near fusion line. Fracture mode is brittle fracture, which is characterized by transgranular fracture.     

TiAl金属间化合物电子束焊接头应力场分布特征

采用热弹塑性有限元方法,对TiAl金属间化合物平板电子束焊接接头的焊接应力进行了三维数值模拟,并分析了应力分布状态与裂纹特征之间的关系.结果表明,沿焊缝方向σx为残余拉应力,在焊道中部维持在较高水平,最高拉应力为390MPa.焊道中部横截面σx方向为残余拉应力,在热影响区附近达到最大值415 MPa,σy方向也为残余拉应力,且在距焊缝中心1.9 mm处达到最高值160 MPa左右.在不同焊接热输入条件下接头最高抗拉强度为304.7 MPa,断裂发生在接头热影响区附近,即残余应力最大的区域.     

TC4/TC17电子束焊接接头组织及高温拉伸性能研究

针对TC4/TC17异种钛合金开展电子束焊接研究,并进行了高温(400℃)拉伸试验。结果表明,在焊接热循环作用下,热影响区和焊缝组织与母材相比发生了显著变化;TC4侧热影响区组织为马氏体;TC17侧热影响区则是亚稳定β相,焊缝处观察到粗大的柱状晶。TC17母材硬度高于TC4母材硬度,焊缝中心硬度最高。在400℃下,TC17母材的抗拉强度最好;焊接接头的抗拉强度与TC4母材的相当;TC4/TCI7电子束焊焊接接头的断口表面存在尺寸较大,少而浅的韧窝,韧窝形状呈椭圆形,表现出较好的塑性。     

TC11钛合金厚板电子束焊接组织及性能

采用大功率电子束对TC11钛合金40mm厚板进行焊接,观察焊缝微观组织并分析其对力学性能的影响。结果表明,电子束焊接接头焊缝形成定向特征的柱状晶,显微组织为针状α′,随着焊缝深度增加,形成的针状α′更细更短。焊缝显微硬度高于热影响区和母材。随着焊缝深度、焊缝硬度增加,而热影响区和母材显微硬度没有明显变化。电子束焊接接头各项力学性能均达到国家军用标准GJB 2744《航空用钛及钛合金自由锻件和模锻件规范》,抗拉强度和屈服强度与母材相当,但是断后伸长率和断面收缩率相比母材略有降低。拉伸试样断口全部位于母材区域,断裂方式为典型的韧性断裂。     

TC4/Ta-W合金异种金属电子束焊接

对TC4/Ta-W合金电子束焊接进行了研究,采用偏向钽钨合金一侧进行焊接的方式进行分析.电子束焊接接头成形良好,在一定偏束量时焊缝中Ta和W元素含量较高,焊缝组织为以β钛为基的固溶体组织,无脆性化合物生成,存在富钽区和贫钽区.焊缝中元素分布不均匀,在偏束量为0.6 mm时焊缝中含钛相对较多,约为60%,而钽钨母材熔化相...     

TC4钛合金焊接接头中压电子束局部热处理技术

电子束局部热处理技术是对整体热处理的一种有益补充,针对TC4钛合金进行中压电子束局部热处理研究。电子束局部热处理后TC4钛合金接头的组织形态与电子束焊态基本相同,但焊缝区的晶粒组织略有细化,焊缝区显微硬度也得到了改善,电子束局部热处理后焊接接头的拉伸力学性能均高于焊态。优化的电子束局部热处理工艺完全可以使TC4钛合金接头的组织力学性能超过焊态。     

焊接接头显微组织模型的研究及发展趋势

在焊接工艺中,焊件的质量在很大程度上取决于焊接接头的微观组织形态,模拟显微组织的形成过程、组织类型及存在状态可以对焊件的力学性能进行预测,实现化学成分、组织和性能的定量分析,从而优化工艺参数,提高焊件质量。阐述了建立焊件显微组织模型的主要研究内容及国内外发展动态,概括介绍了模拟显微组织所用的方法和手段,并提出了显微组织模拟的发展趋势及今后研究的主要任务。     

Influence of Aluminum Content on the Microstructure and Properties of Electron Beam Welded Joints of TiAl/ TC4 Alloy

研究了不同工艺参数下TiAl/TC4异种材料电子束焊接接头组织和力学性能,分析了焊缝中Al元素含量对焊缝组织和接头力学性能的影响。对中焊时焊缝区主要以α-Ti3Al相和α-Ti相为主,还包含少量B2相和YAlx相。焊缝中TiAl母材熔化量约为1/3,TC4母材约为2/3,Al质量分数约为28%,较高的Al含量促使形成脆性α相,降低了接头局部位置的塑韧性。对中焊时接头抗拉强度普遍不高,断裂为典型的脆性穿晶及准解理断裂。当电子束向TC4合金一侧进行焊接时,焊缝中Al含量进一步降低,接头组织得到改善,可提高接头的力学性能,偏移量hs=0.2mm时接头最高抗拉强度为422.2MPa。     

Investigations of microstructures and properties in electron beam welded joints of TiAl to TC4

The normally centered electron beam and non-centered electron beam welding of TiAl to TC4 was investigated in order to analyze the electron beam weldability between TiAl/TC4 dissimilar materials. Macroscopic cold crack easily occurred near TiAl substrate in the joints. The optimal tensile strength was related to the welding heat input. The weld structures were composed of bulky columnar grains and equiaxed grains. The isolated phases consisted of large quantities of α2 -Ti3Al phase, small quantity of B2 phase, γ-TiAl phase and YAl2 phase. Insufficient melting of the base metal occurred in the weld when the beam position leaned to the TC4 side. The tensile strength could be improved when the deflection was limited in the optimum range. Otherwise, non-fusion zone was easily generated in the weld, which led to the low tensile strength.     

金刚石锯片激光焊接接头的成分、组织和性能

利用Ｘ 射线衍射分析和扫描电镜, 研究了金刚石锯片激光焊接接头的成分和组织, 并测试了接头的力学性能。试验表明, 刀头材料对焊接质量有重要影响, 焊缝的成分和组织是不均匀的, 光束偏移量对焊缝成分和组织有很大影响     

TiAl基合金组织对拉伸性能的影响

本文研究了典型TiAl基合金显微组织在热处理过程中的变化规律及组织与室温拉伸性能间的对应关系结果表明,合金经γ+α双相区处理并控制冷却速度,可获得细小的层片状晶粒和等轴γ晶粒组成的复相组织,此组织室温塑性最佳对显微组织的分析表明,高塑性来自于组织的细化和较大的片层体积分量     

MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF TiAl Nd ALLOYS

ＭＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＡＮＤＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳＯＦＴｉＡｌ＋ＮｄＡＬＬＯＹＳ￥ＬｅｉＣｈａｎｇｍｉｎｇ；ＨｅＹｕｅｈｕｉ；ＣｈｅｎＳｈｉｑｉ；ＱｕＸｕａｎｈｕｉ；ＨｕａｎｇＢａｉｙｕｎ（Ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏ...     

钛及钛合金焊接接头的组织、性能和断裂特性

研究了钛及钛合金经钨极氩弧焊焊接接头的显微组织、力学性能和冲击断裂特征。焊缝区的显微组织为片状或针状α组织,接头强度可达到基材水平,并有较高的塑性和韧性,冲击断裂特征主要是塑性断裂。     

FATIGUE STRENGTH DETERMINATION OF BUTT WELDED JOINTS BY FEM

The influence of welding parameters of butt joints, made by three processes (MMA, MAGand T.I.M.E), on their geometric characteristics has been evaluated, which in turn caused a change of the fatigue strength. That fore the statistic analysis and FEM were used and a method developed in the Institute of Welding, which consist in a direct connection of parameters used during welding with the fatigue strength of joints welded by various processes. It has been proven, among others.which by using more advanced welding processes (TLM.E) the fatigue strength of welded joints can be increased in comparison to joints welded by MMA and MAG.     

FATIGUE STRENGTH DETERMINATION OF BUTT WELDED JOINTS BY FEM

1.IntroductionThe design of welded constructions subjected to alternating stresses, taking into account their fatiguestrength,wasbasedtillnowonthestress(S)-cycle number (N) relations (S-NWohler curves). Unfortunately,thismethodhassomelimitationsduetonotmakingallowancefortheinfluenceofthegeometricshapeofthejointonthefatiguestrengthoftheweldedstructure,especiallyatthetoeoftheweld(transitionfromtheweldfacetotheparentmaterial).Toassessthefatiguelifeofweldedconstructions,the"localapproach"hasbeen…