GH4169合金与FGH96合金惯性摩擦焊接头组织和力学性能

在主轴转速为650 r/min、转动惯量为340 kg·m2、焊接压力为450 MPa焊接参数下,实现GH4169与FGH96异质材料惯性摩擦焊接,并对焊后热处理的接头进行显微组织与力学性能分析.在焊接热-力耦合作用下,焊接接头不同区域的金相组织发生变化,晶粒出现不同程度的细化、变形,基体强化相出现不同程度的溶解、变形.焊接接头显微硬度呈\"山峰\"状分布特征,焊接接头室温抗拉强度平均值为1 366 MPa,高温抗拉强度平均值为1 176.7 MPa,在650℃,641 MPa条件下的平均持久寿命为215 h,焊接接头具有良好的综合力学性能.     

GH4169高温合金惯性摩擦焊接头晶粒分布特征

GH4169镍基高温合金的显微硬度、组织和性能对热加工工艺很敏感,工艺控制不当,将会产生粗晶、混晶现象,影响持久缺口敏感性、冲击韧性等性能。试验发现在GH4169高温合金惯性摩擦焊管接头中,沿轴向焊合区附近具有超细晶一细晶的晶粒分布特征。根据GH4169合金动态再结晶的特点,结合惯性磨擦焊过程的特有热变形条件,本文对上述现象进行了分析,研究结果表明,GH4169合金惯性摩擦焊接过程中温度、应变、应变速率是造成焊接区细晶和超细晶组织的根本原因。GH4169合金惯性摩擦焊接头焊合区中热变形金属的动态再结晶过程进行的相当剧烈充分,其晶粒组织呈细小均匀的等轴晶特征,尽管存在着晶粒组织的不均匀性,但未发现粗晶和混晶现象。     

GH4169合金惯性摩擦焊接过程组织计算与预测

以高性能航空发动机涡轮盘和压气机盘为背景,采用有限元数值模拟方法,对GH4169合金模拟件的惯性摩擦焊接过程进行了分析与计算,基于金属塑性变形的物理基础,建立了GH4169合金惯性摩擦焊接过程显微组织的演化模型;通过高温合金在热成形过程中的再结晶发生条件,再结晶体积分数、晶粒尺寸与热力参数（应变速率、应变程度、成形温度）之间的映像关系,对惯性摩擦焊接热力影响区的再结晶组织进行了模拟计算。从而为合理地制定焊接热力规范,提高GH4169合金的焊接性能和接头质量提供了参考。     

GH4169高温合金惯性摩擦焊接接头的蠕变性能

研究了GH4169高温合金惯性摩擦焊接头的高温蠕变和持久性能,在595℃条件下,随着应力的增大,接头和母材在达到同一稳态蠕变速率ε时,接头承受的蠕变应力略小于母材;在断裂前,相对于母材,接头能承受更大的稳态蠕变速率.在650℃,承受较大应力水平时,GH4169惯性摩擦焊接头持久强度稍弱于母材,但差别很小;较低应力水平时,接头的持久强度则显著大于母材.     

惯性摩擦焊接头组织与性能分析

采用惯性摩擦焊方法进行了CH4169高温合金的焊接,用金相显微镜、扫描电镜下EDS分析和硬度试验等方法分析了接头组织和性能,结果表明：惯性摩擦焊焊缝与母材无明显界线,结合良好,焊缝成份均匀与母材基本相同,接头硬度分布均匀,为其在工程实际中的应用提供了有效而可靠的技术保证。     

K447A+GH4169惯性摩擦焊接头组织与高温力学性能

针对新型镍基铸造高温合金K447A和变形高温合金GH4169异种材料惯性摩擦焊工艺进行研究,对热处理后接头微观组织和高温力学性能进行试验分析,结果表明,K447A和GH4169惯性摩擦焊接头飞边成形良好,飞边根部无明显缺陷存在;接头焊缝区组织为完全再结晶组织,焊缝组织中的γ'和γ'相热处理后重新弥散析出,K447A侧仅形成了3 ~ 10 μm宽的再结晶区;通过接头高温力学性能试验,结果表明,接头高温拉伸和高温扭转性能断裂位置在K447A母材侧,400 ℃高周疲劳强度达到355 MPa. 在最大应力720 MPa,试验温度400 ℃条件下低周疲劳寿命均超过30 000次.     

镍基合金GH4169电子束焊接头高温稳定性

重点研究在给定的不同高温条件下,GH4169电子束焊焊接接头所表现出的高温稳定性。采用金相、SEM和拉伸等实验对经过不同高温氧化时间的试样进行显微组织观察和力学性能分析。结果表明:GH4169电子束焊缝中心区为树枝晶和胞状树枝晶,由于高温氧化时间和第二相颗粒钉扎作用的相互影响,晶粒随着高温氧化不断长大,直到25h时,晶粒尺寸达到极大值;随后晶粒大小有减小的趋势,在50h以后,晶粒继续变得粗大。焊接接头在650℃的高温氧化下,25 h时机械拉伸性能达到最佳,在75 h时接头的机械拉伸性能低于常温接头的性能;焊接接头经过长时间的高温氧化,表面会生成较致密的氧化膜。     

GH4169线性摩擦焊接头的焊合率与弯曲强度

论述了高温合金GH4169线性摩擦焊的试验过程。分析了弯曲强度、断裂挠度与焊合率之间的关系及接头的金相组织。结果表明,GH4169线性摩擦焊接头的弯曲强度与焊合率成正比线性关系,断口为韧性断口;断裂强度受摩擦时间的影响较大。     

GH4169合金大型环形件的惯性摩擦焊接

介绍了获得了与母材等强度和塑性甚至稍高些接头的惯性摩擦焊方法,并用该方法成功地焊接了GH4169合金的大型环形件。     

GH4169合金摩擦焊规范与成形性能

以高性能航空发动机蜗轮盘和压气机盘为背景,应用能量方法对GH4169合金管状模拟试件的惯性摩擦焊接过程进行了分析与计算,推导出了焊接热力影响区主要热参数的理论计算公式。经编程计算,给出了摩擦焊接区域温度和飞边分流半径的拟合曲线,并分析研究了飞边缺陷的种类及其产生的原因。内缺陷以分流半径为参考,该处存在速度奇异点,不良的工艺规范,会导致裂纹缺陷。中间缺陷以分离半径为参考,该处存在较大的应力集中,从而容易产生裂纹缺陷。外缺陷以飞边半径为参考,当温度较低的飞边外缘处拉应力值达到某一临界值后,就会在翘起的外飞边上产生裂纹缺陷。基于本文方法,可以合理地制定出惯性摩擦焊接规范,从而为提高GH4169合金的成形性能和接头质量创造条件。     

GH4169高温合金惯性摩擦焊的有限元模拟

基于Ansys有限元分析软件,建立了GH4169高温合金惯性摩擦焊过程的二维模型,进行了热力耦合分析,得到了焊接过程中的瞬时温度场和应力应变场,获得了焊接缩短量。根据惯性摩擦焊工艺分析了温度场和应力应变场的形成过程。     

TC4钛合金摩擦焊接头的力学性能及显微组织

对钛合金TC4（Ti-6Al-4V）摩擦焊接性能进行了较详细的试验分析。结合摩擦焊接参数的优化选择,叙述了该合金摩擦焊接过程的特点,讨论分析了其焊接接头的力学性能及焊合区的显微组织结构。试验结果表明,该合金具有良好的摩擦焊接性,在无特殊保护措施的条件下,优化工艺,可获得良好的焊接接头。由于TC4钛合金导热系数小,热塑性高,容易氧化,摩擦焊亦选用较小的规范参数。焊合区硬度略低于母材,拉伸度样断于母材,拉伸、冲击断口均表现出明显的韧性断裂特性。力学性能数据表明,用优化的规范参数,TC4钛合金可获得等强、等韧甚至超强、超韧于母材的摩擦焊接接头。TC4钛合金摩擦焊接接头焊合区组织为细密的网蓝状组织,焊合区与母材过渡区为双态组织。     

GH4169合金锻件的混晶组织

用光学金相和X射线衍射分析方法对GH4169合金锻件产生混晶组织的原因进行了分析。结果表明,试验所用GH4169合金锻件出现混晶组织，是由于终最温度过低,每次变形程度又较小，因而动态再结晶不能充分进行引起的。上述原因形成的混晶组织可通过适当的再结晶热处理消除，再结晶处理温度以略低于δ相开始溶解温度为宜。     

Detection and analysis of basic variables during linear friction welding of GH4169 superalloy

By monitoring the line voltage and current of the driving motor during linear friction welding (LFW) of GH4169superalloy,the frictional power of the rubbing interface between two components to be joine...     

TC4合金线性摩擦焊摩擦时间与变形量的关系

用自制的XMH-160型线性摩擦焊机，试验研究了TC4钛合金线性摩擦焊的摩擦时间对摩擦变形量的影响，结果表明，其变形量随摩擦时间的增加近似呈指数关系增大。分析了出现非线性摩擦变形量的原因，以及线性摩擦焊飞边形貌的一些基本特点。     

LC9超硬铝线性摩擦焊研究

用自制的线性摩擦焊机进行了LC9超硬铝线性摩擦焊工艺试验,并对焊后试件进行了拉伸试验及金相组织分析。结果表明,线性摩擦焊可成功焊接LC9超硬铝合金,焊缝的拉伸强度与母材基本相同。     

Causes and control of welding cracks in electron-beam-welded superalloy GH4169 joints

Welding joint of GH4169 alloy with a good formation was obtained. No macroscopic defects occurred in the joint. The weld had mainly a dendritic structure; the base metal was a solid solution of Ni, Cr, and Fe, and the strengthening-phase particles such as Ni₃Nb were dispersively distributed along the grain boundary. The average tensile strength of the joint reached 743.7 MPa, and the Vickers hardness of the weld exceeded HV 300. Because of the segregation of the low-melting compound Ni₃Nb at the grain boundary of the fusion zone, liquid cracks tended to occur as a result of welding stress. The formation of liquid cracks was inhibited by adding an alloying element, Mn, to the welding bath, because Mn diffused to the fusion zone and the high-melting phase Mn₂Nb formed, and thus the overall properties of the joint were improved.     

冷轧对GH4169合金组织与性能的影响

采用X射线衍射技术及透射电子显微镜研究了冷轧变形道次及不同变形量对GH4169合金中金属间化合物γ″相和δ相的分布,形貌,数量及性能的影响,结果表明：随着变形程度的增加,析出相由晶内和和晶界析出逐渐转变到形变带及位错墙处析出,γ″相的尺寸逐渐减小,γ″、δ相的析出含量以及材料的强度逐渐增加,双道次冷轧变形提高了δ相的含量,但降低了γ″相的析出量和材料的强度。