TA15钛合金电子束焊焊接接头力学性能

钛合金材料以及相关制造技术是实现飞机先进性的重要基础之一,电子束焊接是钛合金板材一种先进的焊接形式.对TA15钛合金板材电子束焊接试样进行了金相分析和静力试验、疲劳试验和扫描电镜(SEM)分析.结果表明,TA15板材电子束焊焊接接头的焊缝、热影响区和母材的微观组织差别明显;焊缝韧性降低,抗拉强度高于母材;热影响区尺寸较小,在1～2 mm左右,是焊接接头的薄弱部位;疲劳裂纹大多萌生于焊接热影响区区域,疲劳破坏试样断口的SEM分析表明,疲劳裂纹大多起源于焊接热影响区的气孔处.     

组织不均匀性对TA15电子束焊焊接接头不同区域力学性能的影响（英文）

基于微观力学有限元分析方法,研究TA15电子束焊焊接接头不同区域组织不均匀性对力学性能的影响。基于压痕尺寸效应,通过纳米压痕试验确定母材和热影响区组成相的力学性能。结果表明,母材和热影响区的模拟拉伸结果和宏观拉伸试验结果具有良好的一致性。组成相变形的不协调倾向于沿着初生α相集中,失效通常以应变集中的形式萌生。相较于母材,热影响区组成相的力学性能差异较大,应变集中更为严重。     

TA15钛合金与304不锈钢的电子束焊接

对TA15钛合金和304不锈钢的电子束焊接进行了研究,对接头显微组织、相组成和显微硬度进行了分析.结果表明,TA15与304不锈钢电子束焊接性较差,在较小的热应力下即在焊缝内产生大量裂纹.焊缝内生成连续分布的化合相,主要包括TiFe2,TiFe,Cr2Ti等,脆性化合物的产生是裂纹形成的根本原因.焊缝区内显微硬度明显高于母材,且TiFe2的硬度高于TiFe相,贯穿裂纹在TiFe2相富集的区域产生.二者的直接电子束焊接难以实现,需要添加中间层以改善焊缝的冶金条件,改变化合物的种类和分布,从而实现可靠连接.     

微量氢对电子束焊接TA15钛合金疲劳寿命的影响

对TA15钛合金电子束焊接试样进行充氢,研究了充氢对显微组织形态的影响,并对微量氢对TA15疲劳寿命影响进行考察。显微组织研究表明:充氢量低于0.105%(质量分数)时,氢以固溶态存在于合金中,并未形成氢化物。疲劳试验结果表明:随充氢量的增加,疲劳寿命大幅下降;这是由于微量氢的存在降低了TA15合金的韧性,固溶氢增加了疲劳裂纹的扩展速率,且氢通过影响裂纹尖端的性能加速疲劳裂纹扩展。焊缝区马氏体束呈团状结晶,且以团为单位统一变形,导致断口上呈团簇形态;且氢对马氏体团疲劳扩展中的行为有一定影响。     

钛合金电子束焊接接头的氢行为

采用恒载电解充氢的方法和X射线衍射分析方法，研究了Ti1023电子束焊接接头引起氢致开裂氢含量门槛值以及Ti1023合金基体与焊缝中由于相成分的不同造成对氢致开裂的敏感性的差异；同时通过扫描电镜分析了不同充氢状态下试件的断口特征。采用等效人工时效的方法，借助离子探针分析技术，对Ti1023合金电子束焊接接头中氢的动态行为进行了研究。     

Al-Cu-Li合金电子束焊接接头的显微组织与力学性能

对厚度为2.5 mm的Al-Cu-Li合金板进行真空电子束焊接,并对获得接头的微观组织及力学性能进行了系统研究。金相组织分析显示,接头从熔合线附近到焊缝中心的微观组织结构依次为等轴细晶粒区、柱状晶和等轴晶;力学性能测试结果表明,与母材本身相比,接头焊缝的显微硬度值有所降低,在焊态下焊接接头的强度系数约为0.7;接头拉伸断口扫描观察显示,断口表面分布着大量细小的韧窝,呈明显韧性断裂特征。     

嵌入纯钛薄板对TA15钛合金电子束焊焊缝成分及显微组织的影响

在TA15钛合金电子束焊对接接头中嵌入纯钛TA1金属薄片,通过改变焊缝的熔宽调控焊缝内的母材与嵌入材料的比例,以此实现对焊缝内合金成分含量的控制。通过对焊接接头及焊缝内元素分布特征的观察和分析,证明选用适当的焊接工艺参数可以实现合金元素的均匀分布,并可有效地细化焊缝组织、降低焊缝的显微硬度。     

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。     

组织不均匀性对TA15电子束焊接接头疲劳裂纹扩展的影响

采用一种水平切取疲劳试样的方法,研究厚板TA15合金电子束焊接接头的焊缝(WS)和热影响区(HAZ)的显微组织、硬度、疲劳裂纹扩展速率以及疲劳断口形貌。结果表明:在距焊缝顶端同样高度时,热影响区的组织不均匀性最大;从焊缝顶端到底部,焊缝的α′马氏体组织细化,但焊缝的组织不均匀性增大;受较高的组织不均匀性的影响,热影响区的疲劳裂纹扩展速率比焊缝的高,疲劳断口形貌反映了这种宏观上的差别。     

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。     

TA15钛合金强流脉冲电子束表面改性

研究强流脉冲电子束(HCPEB)处理TA15钛合金的表层组织和耐蚀性能变化.结果表明,样品表面凹凸不平,最外表面有2～3 μm的单一α′马氏体重熔层,次层为3～5 μm的热影响区.在5%NaCl溶液中进行动电位极化曲线测定,经5次脉冲处理样品的腐蚀速度最小.经强流脉冲电子束处理的TA15合金表层晶粒细小,成分均匀,有利于形成致密的钝化膜,增大极化电阻,降低腐蚀速度.     

组织不均匀性对TA15钛合金电子束焊焊接接头热影响区应变集中的影响

通过对TA15钛合金电子束焊焊接接头热影响区进行纳米压痕试验和小试样拉伸试验,结合基于组织的有限元模拟,研究了热影响区中α相和α'相不均匀性对热影响区应变集中的影响. 结果表明,α'相的屈服强度和加工硬化系数均高于α相,α'相是热影响区中较“硬”的组织,α相是热影响区中较“软”的组织,两种组织具有不同的力学性能,因此热影响区组织具有不均匀性. 组织不均匀性导致其细观应力应变分布不均匀,α'相承受较高的应力而α相有较大的应变,从而引起局部塑性变形的不协调,最终形成沿α相的塑性应变集中带.     

活性剂对TA15钛合金对接及T形穿透焊接头的影响

穿透焊接头是钛合金薄壁结构的一种重要接头形式,文中从焊接参数、焊缝成形、焊缝气孔、焊缝金相、拉伸性能和气体含量等几个方面,阐述了活性焊剂技术对于TA15钛合金穿透焊接头的影响,同时与对接接头进行了比较.结果表明,活性焊剂技术对于穿透焊接头的焊接参数、焊缝成形、焊缝气孔和焊缝金相、气体含量等方面的影响规律与对接接头相类似,对于穿透焊接头静载强度的影响幅度与对接接头等同.     

激光沉积修复TA15钛合金疲劳性能研究

采用激光沉积修复技术对铣切沟槽损伤的TA15钛合金锻件进行修复,研究了修复件的疲劳裂纹萌生和扩展特性。采用光学显微镜和扫描电子显微镜分析了试样疲劳断口以及纵截面。结果表明,修复后试样均断裂于修复区,其疲劳行为具有很强的组织敏感性,疲劳源区有与α片层集束尺寸和形貌相同的解理断裂面和撕裂特征。稳定扩展区的裂纹沿着α片层边界扩展,有的垂直于α片层,有的平行于α片层;固溶时效热处理后,组织敏感尺寸达到了单个片层尺寸的细小组织个体,表现为沿不同滑移方向分离的单个α/β片层撕裂和α′片层清晰排列的痕迹。细小、取向更多的片层集束使裂纹更容易偏转,增加了裂纹扩展路径的长度,从而消耗更多的裂纹扩展能量。     

TA15钛合金的形变热处理

研究了形变热处理对TA15钛合金组织与力学性能的影响。在α＋β两相进行形变热处理使组织中的条状初生α相碎化。对水冷的试样进行930℃／1h／空冷＋915℃／1h／空冷＋530℃／6h／空冷的处理，抗拉强度明显提高，组织中的条状初生α相发生球化。在β相进行形变热处理使强度略有降低，魏氏组织中的α层片增厚。     

TA15钛合金的形变热处理

研究了形变热处理对TA15钛合金组织与力学性能的影响.在α β两相进行形变热处理使组织中的条状初生α相碎化.对水冷的试样进行930℃/1h/空冷 915℃/1h/空冷 530℃/6h/空冷的处理,抗拉强度明显提高,组织中的条状初生α相发生球化.在β相进行形变热处理使强度略有降低,魏氏组织中的α层片增厚.     

TA12钛合金电子束焊接组织性能及残余应力分析

采用电子束焊接TA12钛合金薄板焊缝表面成形良好,焊缝区以马氏体组织为主,细小的稀土相呈均匀弥散分布状态;随着距焊缝距离的增加,稀土相尺寸逐渐增大,数量逐渐减少,并逐渐趋于球形,沿接头呈一定的规律性分布.小孔法残余应力测试结果表明,垂直于焊缝方向残余应力以纵向应力主,应力呈梯度分布,横向应力较低;焊缝区为纵向拉应力区,应力峰值低于其屈服强度,横向应力为较小的压应力;沿焊缝试板中心区(±20 mm范围内)焊接残余应力分布趋于稳定.     

镁合金真空电子束焊焊缝形貌与性能研究

准确掌握焊接过程温度场的变化情况,对提高镁合金的焊接质量有着重要作用.采用数值模拟方法针对不同焊接速度的工艺条件下,计算出AZ61镁合金真空电子束焊接过程中温度场的分布状态和焊缝的形貌情况,从而获得较优的焊接工艺参数;并通过试验数据,进一步讨论在优化工艺参数条件下的焊缝形貌、硬度分布情况.结果表明,在焊缝表面熔池宽度和横向焊缝深度等方面计算结果与试验结果十分吻合,接头没有明显的热影响区;焊缝为细小的等轴晶且第二相均匀分布在其间,焊缝硬度分布沿焊缝横向成依次递减趋势且大于母材.