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。     

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。     

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。     

置氢TC4钛合金激光焊接接头超塑变形性能研究

摘 要: 置氢处理可以调节TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形组织状态,提高焊接接头超塑变形组织均匀性;本项目采用置氢处理研究了TC4钛合金激光焊纵向焊缝接头超塑性变形行为,是置氢提高钛合金激光焊接接头超塑变形均匀性的基础性研究。主要研究了置氢量对TC4激光焊接接头峰值流变应力、焊板延伸率、组织均匀性的影响。研究表明：激光焊板超塑性变形中的峰值流变应力随含氢量的增大而增大,随变形温度的升高而降低,随变形速率的增大而增大;试样延伸率随含氢量的增大而减小,随变形温度的升高而增大,随变形速率的增大而减小。在含氢量0.291%,变形温度920℃,变形速率10-4S-1时,峰值流变应力最小达到20.7MPA,焊板延伸率达到最大312%。置氢TC4钛合金激光焊接接头可以承受超塑性变形而不破坏,在初始应变速率为10-3S-1和10-4S-1时,试样峰值流变应力低于80MPA。     

置氢TC4钛合金激光焊接接头超塑变形组织均匀性分析

文中采用置氢处理的方式对钛合金激光焊接接头超塑性变形组织均匀性展开研究,研究不同的置氢量对TC4钛合金激光焊接头变形均匀性和组织均匀性的影响,并引进变形不均匀性系数和组织均匀化系数来进行表征. 结果表明,置氢可以调节钛合金激光焊接接头中相组成,改善焊接接头超塑性变形均匀性. 随着置氢量的增大,组织均匀化系数越大,组织均匀化程度越高;在相同置氢量,变形温度的升高或初始应变速率的降低均会使均匀化程度上升,并在置氢量1.30%、变形温度920 ℃、应变速率1×10-4s-1的条件下接头组织均匀化系数达到了95%.     

置氢TC4钛合金激光焊接接头纵向焊缝超塑变形性能研究

采用置氢处理的方法调节TC4钛合金激光焊接接头组织状态,以期提高接头超塑变形均匀性,而置氢TC4钛合金激光焊纵向焊缝接头超塑性变形行为的研究是改善结构均匀性的基础。因此针对置氢量对TC4激光焊接接头峰值流变应力、焊板延伸率、组织均匀性的影响展开了研究。结果表明:激光焊板超塑性变形峰值流变应力随含氢量的增大而增大,随变形温度的升高而降低,随变形速率的增大而增大;试样延伸率随含氢量的增大而减小,随变形温度的升高而增大,随变形速率的增大而减小。在含氢量0.291%,变形温度920℃,变形速率10~(-4)s~(-1)时,峰值流变应力最小达到20.7 MPa,焊板延伸率达到最大312%。     

TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形力学行为研究

采用高温拉伸试验研究TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形力学行为,引进变形不均匀系数K表征激光焊板超塑性变形过程中焊接接头与母材的变形不均匀性。结果表明:TC4钛合金激光焊接接头可承受高温超塑变形而不破坏,当初始应变速率低于10-2s-1时流变应力小于60MPa;接头的变形率及试样的变形不均匀系数随变形温度及应变速率的升高均先升高再降低。在900℃、10-2s-1时,接头超塑性变形率和试样的变形不均匀系数K值同时达到最高值46%和0.18,说明焊接接头具有较高的超塑变形能力,应变速率敏感性指数m值大于0.5。     

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)。     

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。     

淬火对TC4钛合金焊接接头超塑性变形组织的影响

采用光学显微镜观察了淬火处理后TC4钛合金焊接接头的显微组织以及高温拉伸后的母材和焊缝的显微组织,用组织均匀性系数M来表征TC4钛合金焊接接头超塑性变形组织均匀化程度。结果表明:超塑性变形过程中,针状马氏体具有球化的趋势,母材组织的球化进程比焊缝组织的球化进程更快。淬火温度越高,焊缝针状马氏体的球化进程加快,母材针状组织球化变慢,系数M增大。淬火可以提升TC4钛合金焊接接头超塑性变形组织均匀性。     

稀土Yb2O3对TC4钛合金激光焊接头超塑变形行为的影响

通过添加稀土Yb2O3提高TC4钛合金激光焊缝的超塑性变形能力，改善接头的超塑性变形均匀性。研究结果表明，Yb2O3的加入能够降低焊缝超塑性变形流变应力，提高延伸率，增加接头变形均匀系数值。随着Yb2O3含量增加，焊缝纵向峰值流变应力和延伸率均先降低再升高，在6%时峰值流变应力最低为11.9MPa；延伸率最高为592.3 %，此时焊缝区域组织等轴化程度最高，焊缝的超塑性最好。横向变形时随着Yb2O3含量的增加，接头变形均匀系数K值呈现先增加后减小的趋势，含量为6 wt.%时的试样K值取到最大值为0.209。     

置氢量对TC4钛合金激光焊接头组织相变及硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等研究了置氢量分别在0%、0.05%、0.16%和0.37%时的TC4钛合金激光焊接头的显微组织及相变,并用数字显微硬度计分析置氢后接头硬度的变化规律,阐述其影响机制。结果表明:随着置氢量的增加,母材中的α相减少,β相增加;焊缝组织由针状马氏体α′相转变为片层状组织,且母材和焊缝组织向同一方向转变。接头显微硬度随置氢量的增加逐渐降低,且母材和焊缝的硬度差值逐步缩小,当置氢量为0.37%时,焊缝和母材的硬度差最小,为13 HV。置氢量影响TC4钛合金接头硬度的原因是接头中软化相β、氢化物δ和氢的固溶强化等引起的多种相变的作用。     

钛合金激光焊缝的超塑性变形行为及显微组织

通过高温拉伸试验研究Ti-6Al-4V(TC4)合金激光焊缝的纵向超塑性变形行为,采用扫描电镜观察超塑性变形前后焊缝的显微组织.结果表明:TC4钛合金激光焊缝具有良好的超塑性变形能力,在900 ℃、10~(-3) s~(-1)工艺条件下伸长率达到最大值397%;在超塑性变形过程中,原始焊缝的针状马氏体首先转变为片层状的α+β组织,而后片层组织发生再结晶等轴化;随着变形温度升高或应变速率降低,等轴化程度增大.     

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.     

5A90铝锂合金电子束焊接头超塑性变形组织演变

对5A90铝锂合金电子束焊接头进行高温拉伸试验,使用光学显微镜观察试样变形过程中的组织演变,并对变形机理进行分析.结果表明,超塑性变形初期,接头超塑性变形机制以扩散导致的晶界迁移为主,焊缝细小等轴晶粒迅速长大.当应变大于100%时,接头中大晶粒开始发生动态再结晶,超塑性变形机制转变为动态再结晶机制.在超塑性变形过程中热影响区平均晶粒尺寸与焊缝平均晶粒尺寸逐渐接近,组织存在耦合均匀化过程.提出采用均匀化系数K来表征焊缝与热影响区的组织均匀化程度,随着变形的进行,K值逐渐升高.     

5A90铝锂合金电子束焊焊板超塑性变形力学行为

通过高温拉伸试验研究了5A90铝锂合金电子束焊焊板超塑性变形行为. 结果表明,5A90铝锂合金电子束焊焊板具有良好的超塑性变形能力,焊板的峰值流变应力随温度升高及初始应变速率的减小而减小,应变速率小于1×10-2/s时,焊板峰值流变应力小于32 MPa;焊板的断后伸长率随温度的升高和初始应变速率的增大而先增大再减小,在450℃,5×10-3/s断后伸长率达到最大为171.1%. 提出变形比例系数K（接头与母材断后伸长率的比值）,评价焊板中接头的超塑性变形协调能力,在各变形条件下K值均达到70%以上.     

钛合金针状焊缝组织的超塑性变形机理

钛合金激光焊缝是非理想的针状组织,对其超塑性变形机理的研究可进一步推进钛合金LBW/SPF技术的实际应用,也对材料成形机理的发展具有一定意义.研究结果表明,TC4钛合金激光焊接试样具有良好的超塑性变形能力,在变形过程中,焊缝发生两次重要的组织转变,即针状组织片层化和片层组织等轴化的组织转变.片层组织在应力作用下,通过断裂、解体和等轴化的过程而转变成等轴晶粒.片层断裂的主要机制是动态再结晶和应力挤压作用;片层解体的主要机制是晶界滑动和转动作用,接头组织的塑性流动机理为晶粒滚动和晶界滑动机理.     

Superplastic solid state welding steel and copper alloy based on laser quenching of steel surface

Based on the feasibility of isothermal superplastic solid state welding of steel and copper alloy, the welded surface of steel surface was ultra-fined through laser quenching, and then the welding process tests between different base metals of 40Cr and QCr0.5 were made under the condition of non vacuum and non shield gas. The experimental results show that, with the sample surface of steel after laser quenching and that of copper alloy carefully cleaned, and under the pre-pressed stress of 56.6 -84.9 MPa, at the welding temperature of 750 -800 ℃ and at initial strain rate of (2.5 - 7.5) × 10-4 s-1 , the solid state welding can be finished in 120 - 180 s so that the strength of the joint is up to that of QCr0.5 base metal and the expansion rate of the joint does not exceed 6%. The plastic deformation of the joint was further analysed. The superplastic deformation of the copper alloy occurs in welding process and the deformation of steel are little.