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.     

TiAl基合金电子束快速成形研究进展

TiAl基合金作为一种新型轻质高温结构材料,在航空航天和汽车工业有着广泛的应用前景.电子束快速成形技术是目前制备TiAl基合金最新颖、前沿的技术.本文主要介绍了电子束快速成形技术制备TiAl基合金的原理、优势、最新研究进展,以及预合金粉末制备的发展现状,对TiA1基合金的电子束快速成形技术的不足进行了分析并提出了展望.     

热输入对铝合金双脉冲MIG焊接头性能的影响

采用双脉冲MIG焊技术对6061-T6铝合金进行对接连接,研究热输入对焊接过程、接头显微组织结构及力学性能的影响. 结果表明,在一定热输入范围内,双脉冲MIG焊焊接过程稳定,飞溅极少,焊缝呈现为美观的鱼鳞纹. 热输入较小时,焊接接头存在明显的未熔合和气孔缺陷,造成抗拉强度较低. 随着热输入的增加,焊接接头的热影响区宽度和熔合区晶粒尺寸逐渐增大,未熔合和气孔缺陷减少,抗拉强度显著提高.     

TiAl基合金连接技术的研究进展

TiAl基合金在航空、航天及军工等领域具有广阔的应用前景,而TiAl基合金的连接技术是其实用化的关键技术之一。本文综述了TiAl基合金连接技术的研究状况,主要涉及电子束焊、自蔓延,高温合成连接、摩擦焊、钎焊和扩散连接等方法,指出了这些方法的特点、最新进展及其适用性。     

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.     

TiAl基合金的复合热机械处理

研究了热加工和热处理对ＴｉＡｌ基合金显微组织的影响。试验发现，三向压应力能显著地提高合金的热变形塑性，实现无破损大应变速率热变形。分析表明，常规热变形工艺下试样中仍存在粗大层片状晶团，且不能由随后热处理消除，而复合热机械处理新工艺能在整个试样上得到细小、均匀的显微组织。     

TiAl/TiAl和TiAl/TC4真空电子束焊接头组织结构及焊接性

对TiAl自体及TiAl／TC4异体对接接头进行了不同焊接参数下的电子束焊接试验。通过光学金相、能谱分析及SEM断13形貌分析等方法对TiAl自体焊及TiAl／TC4异体焊接头区的显微组织结构及断裂性质进行了分析。研究结果表明,TiAl／TiAl焊缝为树枝状TiAl铸态组织,TiAl／TC4焊缝为支晶近Ti3Al铸态混合组织;接头拉伸断裂为脆性解理断裂,接头的力学性能对接头显微组织非常敏感;TiAl／TC4接头拥有比TiAl／TiAl接头较好的可焊性。     

高功率脉冲电子束快速熔凝γ—TiAl基合金的研究

对高功率脉冲电子束轰击-TiAl基合金表面产生的显微结构变化以及性能的改善进行了研究,结果表明,快速熔凝会破坏γ-TiAl基合金表面熔区中长程有序的结构,形成亚稳的无序固溶体。SEM、TEM、AFM等测试结果证实了赝火花脉冲电子束与γ-TiAl基合金间相互作用及表面微区显微组织的结构变化。     

热变形TiAl基合金的超塑性行为

采用包套锻复合热机械处理技术,在Ti-33Al-3Cr合金中得到了平均名义晶粒尺寸为1μm的热变形显微组织材料在1000—1075℃及10×10－6—8×10－3S－1的应变速率范围内显示良好的超塑性,其应变速率敏感系数高达0．9;热激活能仅为250kJ／mol．在1075℃及8×10－5s－1下得到517％的超塑性拉伸延伸率．获得高的超塑性拉伸值的机理是,动态再结晶导致应变速率硬化     

合金化对TiAl基合金性能的影响及机理

指出了ＴｉＡｌ基合金的主要缺点,即拉伸性能与蠕变抗力呈反比关系,１０００℃以上的高温强度相对较低、８００℃以上抗氧化性能不足;并提出了改善上述性能的途径,即合金化、热加工、热处理、涂层等,并重点分析了合金化的作用。     

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.     

热处理对100mm厚TC4钛合金电子束焊接接头性能的影响

针对100mm厚TC4钛合金板进行电子束对接,焊后对接头分别进行850℃再结晶退火和920℃+2 h和500℃+4 h固溶时效热处理,观察接头的微观形貌,测试其硬度和拉伸性能。结果表明,经过再结晶退火后,焊缝中部开始出现β相晶界,热影响区熔合线附近的针状α′相变少,β相等轴晶界开始出现。经过920℃+2 h和500℃+4 h固溶时效处理后,焊缝中部和底部都出现明显的β相晶界,热影响区熔合线附近的β相等轴晶界明显可见,为细片层β转变组织。力学性能测试表明,经过固溶时效热处理的接头焊缝区、热影响区及母材区的显微硬度明显高于焊态,其接头拉伸强度比焊态提升11.3%,屈服强度比焊态提升17.2%,但接头延伸率比焊态降低近59%。     

电子束局部热处理对TC4钛合金焊接接头组织和性能的影响

通过对14.5 mm厚TC4钛合金平板电子束焊接接头的局部热处理,研究了电子束局部热处理对钛合金电子束焊接接头组织、硬度和拉伸性能的影响.结果表明,电子束局部热处理后扫描区内的母材组织晶粒粗化长大,α相在原始β晶界处长大的同时,以层片状或针状的α形态向β晶内生长.局部热处理后冷却速度的降低使焊缝组织中的针状马氏体在分解析出β相的同时转变为α相,变短变厚的α相相互交错排列.另外,局部热处理消除了焊缝和热影响区的硬度突变.同焊后状态相比,局部热处理后焊接接头的整体性能沿焊缝垂直方向得到了均衡和提高,拉伸试样的断裂位置由焊后状态时的热影响区和母材的交界处转移到未经历热处理的母材区域.     

2195铝锂合金电子束焊接头的焊后热处理

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪等微观分析手段,研究不同热处理工艺条件下2195铝锂合金电子束焊接头焊缝区的显微组织演变,探讨接头的焊后热处理强化机制。结果表明,焊后热处理可显著改善接头区域的显微组织,促进强化相的析出,有利于提高接头的力学性能。经过焊后固溶+双级时效热处理,焊态下接头熔合线附近存在的等轴细晶区消失,β′、θ′和T₁等强化相在接头焊缝区析出,与单级时效处理工艺相比,双级时效处理的析出强化效果更为显著。力学性能测试表明,经过双级时效热处理后,接头的抗拉强度达到492.5 MPa,为母材强度的90.4%。接头拉伸断口表面存在许多小韧窝,并伴随出现解理面,接头呈韧-脆混合型断裂特征。     

焊接热输入对2219薄板铝合金焊接接头性能的影响

针对2219薄板铝合金,采用不同焊接热输入的TIG焊开展了对比试验,分析了焊接接头的力学性能、组织形貌和断裂特征。研究结果表明,单道焊比双道焊的接头抗拉强度的平均值提高了19.6%,断后伸长率基本相同;双道焊的接头在熔合线附近,焊缝区形成柱状枝晶,组织大小不一、形状不规则,热影响区晶粒粗化,几何形态变化,组织形态不均匀,接头在焊接温度升高时,晶粒粗化,强度降低,断口呈现了沿晶界撕裂扩展的痕迹,局部呈“河流花样”特征;单道焊的接头在熔合线附近,焊缝区等轴晶分布较多,组织均匀一致,晶粒细小,接头在经历了加热、快速冷却、常温放置后,强化相溶于固溶体,Cu原子扩散、聚集,产生点阵畸变,晶粒得到细化,强度升高,断口呈现了典型的塑形断裂痕迹,韧窝形态明显。     

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.     

偏束距离对铝合金/钢电子束焊接接头组织与性能的影响

分析了不同偏束距离对铝合金/钢异种金属EBW接头的组织形态、化合物层厚度、裂纹缺陷以及接头性能的影响.结果表明,随着偏束距离的增加,焊缝中的Fe-A l化合物颗粒逐渐消失,晶界上的共晶体减少,化合物层形态由复杂变简单,厚度减小.偏束距离较小时,在化合物层附近的焊缝中存在裂纹缺陷;偏束距离较大时,在化合物层上存在裂纹.偏...     

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.     

Experimental study of electron beam welded titanium alloy to chromium bronze joint with a vanadium sheet

Electron beam welding experiment of titanium alloy to chromium bronze with a vanadium filler metal was carried out. Microstructure of the joint was observed by optical microscopy and scanning electron microscopy. Tensile strength of the joint was evaluated. The fracture surface of the joint was also analyzed. The results showed that the addition of vanadium filler metal reduced the brittleness of joint by increasing the amount of vanadium-based solid solution in the weld. But the melting point of vanadium.filler metal was so high that large heat input was needed to completely melt the filler metal. Thus, a large amount of interfacial compounds were produced. The tensile strength of joint was 280 MPa with a brittle fracture mode.