基于响应面法设计的TC4钛合金激光焊复合活性剂优化

焊缝熔深和焊接成形系数是影响焊接效率的主要因素,文中采用Design-Expert V12的响应面法对TC4激光焊进行复合活性剂配方设计,研究活性剂对TC4激光焊焊缝熔深和成形系数的影响规律。结果表明,基于响应面法设计出Na2SiF6与Y2O3,Na2SiF6与TiO2,Y2O3与TiO2对焊缝熔深起正交互作用,Na2SiF6与Y2O3和Na2SiF6与TiO2对成形系数起正交互作用,涂覆优化的复合活性剂焊接TC4钛合金,焊缝熔深比未涂覆活性剂的增加了1.49倍,成形系数达到0.494;涂覆复合活性剂Ⅰ既能显著细化焊缝粗大的柱状晶,又能细化晶内针状马氏体α’相,热影响区宽度有所减小,焊缝表面成形质量优良,其焊接接头抗拉强度比未涂覆活性剂提高约5.53%,断后伸长率提高约1.5%。     

活性剂对钛合金激光焊焊缝成形影响

咬边是钛合金激光焊常见的焊缝成形缺陷,文中将A-TIG焊用活性剂应用于TA15钛合金CO2激光焊的研究结果表明,活性剂不仅可有效地改善焊缝咬边缺陷,而且可降低激光深熔焊的激光功率密度和热输入阈值.同样的焊接工艺参数,活性剂使钛合金CO2激光焊全熔透焊缝的背宽比增大,焊缝表面熔宽减小而中部熔宽增大,但过高的激光功率密度和热输入,活性剂反而影响激光对钛合金的作用,焊缝背宽比减小,表面熔宽增大,可能与金属汽化过于强烈有关.活性剂改善钛合金激光焊焊缝成形的作用主要有三方面,即增加钛合金对激光能量的吸收;降低熔池表面张力,改变表面张力流方向;降低光致等离子体的电离度,缩小等离子体云.     

TC4钛合金激光叠焊成形及显微组织

研究TC4钛合金激光叠焊成形及焊缝显微组织特征,提出表征叠焊接头焊合程度的指标--焊合率ψ.研究结果表明:焊缝熔宽随着激光功率的升高和焊接速度的降低逐渐增加,上板焊缝熔宽大于下板焊缝,而连接焊缝处的熔宽最小;焊合率随着叠焊两板间间隙的增加或焊接线能量的升高而降低;焊缝组织为针状马氏体α'组成的"网篮"组织,上板焊缝中马氏体分布更密集;热影响区中存在少量细小马氏体组织,且呈梯度分布.由于马氏体的界面增强效应,使焊缝横向显微硬度沿焊缝中心向母材逐渐降低,且上板焊缝显微硬度略高于下板焊缝.     

碳纳米管对TC4钛合金激光焊焊缝成形和组织的影响

选取羟基化多壁碳纳米管作为表面活性剂对TC4钛合金进行活性CO2激光焊接,焊后测量并计算了焊缝的熔深、熔宽及深宽比,观察分析了焊缝显微组织,测定了接头硬度和焊缝的物相组成。结果表明：TC4钛合金表面涂覆质量分数为4%的碳纳米管溶液,形成的涂覆层均匀致密;在给定焊接参数条件下,该涂覆层可使焊缝熔深增加约6%,熔宽降低约4%,深宽比增加约10%;涂覆碳纳米管可以增加激光吸收率,使得焊缝温度升高、冷却速率增大,因而涂覆碳纳米管的焊缝β晶粒较细,晶内的α′相较未涂覆碳纳米管的短小;碳纳米管对焊缝硬度和焊缝的物相组成无明显影响。     

钛合金激光焊接接头塑性损伤行为分析

采用多试样拉伸法研究了TC4钛合金CO2激光深熔焊接接头的塑性损伤行为.结果表明,钛合金激光深熔焊接接头的塑性损伤过程表现为微孔洞的产生、长大与聚合方式;微孔洞体积分数沿焊接接头从焊缝、热影响区至母材呈非线性分布;焊接接头的微孔洞损伤规律和载荷大小相关,在载荷较小时焊缝的损伤大于热影响区和母材损伤,随着载荷值的增加,热...     

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。     

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.     

TC4钛合金表面等离子喷涂Al2O3-13wt％TiO2涂层及激光重熔研究

采用等离子喷涂技术在TC4钛合金表面制备了常规Metco130陶瓷涂层及纳米结构Al2O3-13wt％TiO2涂层，并利用CO2激光器对涂层进行了激光重熔，采用X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）、微区成分分析（EDAX）及维氏硬度试验研究了激光重熔前后涂层的组织性能变化。结果表明，等离子喷涂涂层与基体形成了较好的机械结合，但涂层中存在孔隙，激光重熔后，重熔层与基体形成了良好的冶金结合，其组织结构更为均匀而致密。采用谢乐公式估算了重熔后涂层中各相的平均粒径，结果表明，等离子喷涂纳米结构的涂层在激光重熔后仍然处于纳米结构。另外，选择合理的激光工艺参数，涂层的硬度得到了较大提高。     

激光/等离子电弧复合热源能量参数对钛合金焊缝成形的影响

在对钛合金激光/等离子电弧复合焊与单一激光焊的焊缝成形进行比较的基础上,研究了激光在复合等离子电弧后主要焊接工艺参数对焊缝成形的影响.结果表明,随激光功率增大和焊接速度降低,复合焊与单一激光焊焊缝的横截面形貌均由钉形向近X形转变.与单一激光焊相比,复合焊焊缝的余高和咬边较大.激光/等离子电弧"协同效应"随激光功率和焊接速度变化而不同,从而影响复合焊焊缝的熔宽和熔宽比.随焊接电流从零增大到60 A,焊缝熔宽略有增大,而焊缝熔宽比基本保持不变.     

焊前激光清洗预处理对TC11钛合金焊接性能的影响

利用激光清洗对TC11钛合金表面进行焊前预处理,采用光学显微镜及扫描电镜表征激光清洗前后的表面形貌,以及通过能谱分析激光清洗前后试板表面的元素分布,结果表明:采用合适的激光清洗参数可有效地清除TC11钛合金表面的积碳、金属颗粒及氧化层。对清洗后的TC11钛合金试板进行真空电子束焊接,结果表明:经激光清洗后TC11钛合金试板的焊缝质量达到一级,因此,利用激光清洗进行焊前预处理可有效提高TC11钛合金的焊接质量。     

激光焊修钛合金零部件

分析了合金的焊接性及激光焊接工艺,指出钛合金激光焊接优势,介绍了焊前清理、氩气保护方案、焊接过程及接头质量检验方法。     

激光焊修钛合金零部件

分析了合金的焊接性及激光焊接工艺，指出钛合金激光焊接优势，介绍了焊前清理、氩气保护方案、焊接过程及接头质量检验方法。     

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。     

咬边缺陷对TC4钛合金激光焊接头静力拉伸形变特征的影响

通过对静力拉伸常规试验时进行同步的红外热像测量,对存在咬边缺陷的TC4钛合金焊缝试样和经激光双面修饰焊试样的拉伸过程和结果进行研究.结果表明,屈服现象都首先发生在焊缝区域,但是咬边程度对焊缝试样开始产生屈服现象的应力和应变具有影响,对塑性变形行为影响更大.在咬边小于一定值时,大塑性变形会发生在母材区域,其塑性指标与母材相当;咬边较大时,塑性变形集中在焊缝及其附近区域且快速断裂.而经双面修饰焊的试样,初始屈服现象不再集中在焊缝区域,而是同时发生在焊缝和母材处,塑性变形主要发生在母材区域,与母材相似.     

航空用钛合金激光焊和TIG焊残余应力测试

钛合金是重要的航空材料。采用小孔释放法对钛合金平板激光焊接和钨极氩弧焊(TIG)残余应力进行了测试研究，分析了焊接方法及焊接热输入和焊后热处理对残余应力分布规律的影响。研究结果表明：在热影响区内，激光焊接残余应力分布规律与普通熔焊方法相似，但其分布区域较窄；与TIG焊相比，激光焊残余应力值大约低100MPa；焊后热处理能显著降低残余应力并使其分布区间平缓。     

载荷方向对TC4钛合金激光焊缝疲劳性能的影响

针对不同载荷方向对TC4钛合金激光焊缝的疲劳性能的影响展开对比试验分析,对激光直、斜焊缝的疲劳寿命和疲劳断口进行了对比计算与分析.结果表明,直焊缝试件的疲劳寿命相比斜焊缝的分散性小,斜焊缝试件的中值疲劳寿命是直焊缝的1.98倍;直、斜焊缝试件疲劳裂纹均起始于显微硬度最低的热影响区表面,直焊试件裂纹在焊缝区扩展至断裂,疲劳裂纹扩展区有脆性解理特征,而斜焊试件裂纹穿过焊缝进入母材扩展至断裂,扩展区有典型韧性扩展特征;在瞬断区,斜焊缝试件比直焊缝表现出更好的韧性.     

TC2钛合金薄板CO2激光焊对接接头组织与性能

采用大功率CO2激光焊接设备,研究了TC2钛合金薄板的焊接工艺.针对4 mm厚TC2钛合金对接接头,分析焊缝和热影响区的显微组织结构,检测焊接接头的显微硬度分布规律,并综合试验结果分析焊接接头不同区域的性能.结果表明,焊缝的微组织较母材粗大,具有较强的沿焊接热影响区经焊缝界面向焊缝中心生长的方向性;焊接接头在焊缝区的硬度最高,热影响区硬度较低且硬度变化幅度较大,靠近母材处硬度值最低,是接头强度的薄弱区.