船用TA5钛合金激光焊接接头组织和性能研究

采用IPG光纤激光器对8 mm厚的TA5钛合金进行激光自熔焊接,并对焊接接头的微观组织和力学性能进行分析。结果表明,激光焊接接头表面成形连续、均匀、无飞溅,内部无气孔和裂纹等缺陷。母材组织为细小均匀的等轴α相;焊缝区组织主要由粗大的β柱状晶粒、大量的针状马氏体α'以及少量的板条马氏体组成;热影响区组织主要由等轴α相、少量的针状马氏体α'和少量的残余β组成;在熔合线的边界,柱状晶粒与等轴晶粒联生结晶、外延生长,保证了焊接接头的稳定连接。焊接接头各区域的显微硬度差异较大,最高硬度出现在熔合线附近,焊缝区和热影响区的显微硬度明显高于母材的。对拉伸断裂部位进行观察,拉伸断裂发生在远离焊缝的母材处,这说明激光焊接接头的抗拉强度与母材等强或者略高于母材的,这与大量针状马氏体形成的网篮组织有直接的关系。     

33mm厚TC4锻件电子束焊接接头组织与性能

对33 mm厚TC4锻件进行了电子束焊接试验,在合适的工艺参数下得到了无内部缺陷、正反面成形良好的接头。室温下对该接头的显微组织、显微硬度和力学性能进行了测试。结果显示,焊缝处、热影响区组织主要是由β转变基体和α'形成的马氏体组织,焊缝处晶粒粗大,热影响区处马氏体细小分布不均;焊缝处硬度略低于母材处硬度,接头整体硬度分布均匀,无明显弱化区域;接头焊缝处屈服强度略低于母材,抗拉强度达到956 MPa,焊缝处冲击值KV2达到56 J,焊缝具有良好的韧性。     

钛-铝异种合金电子束焊接接头组织与性能研究

采用电子束焊接方法对厚度为2.5 mm的Ti6321钛合金板材和5083铝合金板材进行了对接焊接试验,并进行了力学性能、显微组织测试。结果表明,焊缝的钛侧及其热影响区组织主要是α'相和原始α相混合形成的马氏体组织,铝侧主要为粗大柱状晶组织,钛铝焊缝交界处析出少量Ti Al金属间化合物;焊接接头的拉伸强度约为219 MPa,接头断裂位置主要在铝侧焊缝位置,部分在钛铝两侧焊缝交界处的Ti-Al金属间化合物上。     

Ti-Fe-Al系合金不同焊接接头组织和性能分析

采用GTAW和MIG两种焊接工艺,对9 mm厚Ti-Fe-Al系合金中厚板进行对接焊试验。研究了焊缝成型性能、组织和力学性能。结果表明,Ti-Fe-Al系合金采用这两种焊接工艺获得的焊缝经X射线检验,接头质量达到Ⅰ级,力学性能优异,硬度分布相对均匀,金相观察无析出相。     

铝/镁异种合金磁脉冲焊接接头组织与性能研究

本工作采用磁脉冲焊接方法实现了铝/镁异种合金的连接,并通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和拉伸试验等分析方法对不同放电能量下的接头微观组织及力学性能进行研究。结果表明,铝/镁异种合金焊接接头界面呈现波形界面和平直界面,且随着放电能量的增加,界面的有效结合区宽度逐渐增加,最大达到了2.87 mm;波形界面的特征越明显,接头的力学性能越高;当放电能量为30 kJ时,波形界面的波长为62.7μm,波幅为9.1μm,接头拉剪力最大,达4 679.5 N。断口形貌分析结果表明,焊缝由内、外两个椭圆环组成;内环形貌呈密集的颗粒与空洞混合结构,外环形貌为条纹状结构。机械互锁和冶金结合同时存在的波状结构界面是获得力学性能优异的铝/镁异种合金磁脉冲焊接接头的关键。     

Ti700sr高温钛合金TIG焊接接头组织及性能研究

采用TIG焊接方法对Ti700sr高温钛合金板材进行了焊接,研究了接头的组织形貌、硬度分布及力学性能。结果表明,Ti700sr高温钛合金板材焊接后的接头成形良好,焊缝区组织由粗大的柱状晶及细长的针状α相构成,热影响区组织由细针状α和残余β相构成,热影响区析出相得到有效控制,相边界上无明显硅化物析出;焊接热影响区的硬度相对较高,焊缝的硬度相对较低;接头室温抗拉强度约为903 MPa, 700℃高温抗拉强度为397 MPa,焊缝强度低于母材的。     

不同热处理对TC4钛合金电子束焊接接头组织与性能的影响

对分别处于退火和固溶时效态的TC4钛合金进行电子束焊接,焊后进行不同热处理。采用光学显微镜和X射线衍射的分析方法对这两种TC4钛合金焊接件母材、热影响区及焊缝的显微组织及相组成进行了观察和分析,同时对其进行了室温拉伸和冲击试验。结果表明,同种电子束焊接工艺经过不同焊前及焊后热处理,各区域组织明显不同,由此导致了退火态焊接件抗拉强度低于固溶态焊接件,冲击性能略高于后者,同时这两种焊接件的抗拉强度及冲击性能均高于母材。     

TA23合金不同焊接方法接头组织性能研究

采用CMT、TIG和EBW焊对TA23合金进行焊接,对比分析了不同焊接方法下接头微观组织和力学性能的差异。结果表明,焊接热输入直接影响焊缝晶粒尺寸和焊接接头宽度,TIG焊缝晶粒尺寸最大,CMT次之,EBW最小;EBW接头宽度为5 mm,CMT接头宽度为7 mm,TIG接头达14 mm;3种焊接方法焊缝区域组织均由马氏体α相、片层状α相和残余β相组成,热影响区组织形态介于焊缝和母材组织形态之间;3种焊接方法焊缝区显微硬度和接头抗拉强度均大于母材,其中EBW焊缝区显微硬度值最大,TIG焊接头抗拉强度最高,CMT焊缝显微硬度和接头抗拉强度均居中。     

热处理次数对ZTA15合金组织与性能的影响

目的 研究热处理反复矫形5次对ZTA15合金铸件组织与性能的影响。方法 通过熔模精密铸造方法制备ZTA15合金铸件和试样,进行1次热等静压处理后再进行5次920 ℃循环热处理,分析并对比了ZTA15合金在热等静压和热处理状态下的宏观组织和微观组织变化,以及对室温和高温400 ℃拉伸性能的影响。结果 随着热处理次数的增加,晶粒度趋向圆润;合金在α+β两相区循环热处理过程出现α条碎断、粗化的现象,典型的魏氏体组织向网篮状组织转变,组织更加稳定;室温拉伸性能较热等静压状态略有下降,而高温400 ℃性能与热等静压状态基本持平。结论 ZTA15合金经5次热处理后,室温拉伸性能稳定满足抗拉强度≥885 MPa,屈服强度≥785 MPa,伸长率≥5%,断裂收缩率≥12%,高温400 ℃拉伸性能稳定满足抗拉强度≥622 MPa,伸长率≥10%指标要求,可以为铸件热矫形提供数据支持。     

转向架构架焊接接头的组织与性能

采用工艺试验,力学性能试验以及光镜、电镜等显微分析等方法对转向架构架焊接接头的组织形态和力学性能进行了研究,确定了焊接接头各区的组织形态和力学性能的变化情况。研究结果表明,利用(Ar CO2)混合气体保护焊焊接Q345E钢时,焊缝组织主要为先共析体素体、针状铁素体和珠光体,热影响区组织主要为先共析铁素体、珠光体和粒状贝氏体,焊接接头具有良好的力学性能。     

钛合金焊接接头组织性能研究进展

钛合金焊接在航天、海洋、化工等众多领域广泛运用,如何优化钛合金焊接接头组织、成分及分布,提高焊接质量成为人们关注的焦点。总结了不同热处理和填充物对钛合金焊接接头组织和性能的影响:焊后热处理可以稳定组织和调整相的尺寸及分布,提高焊接接头的强度或塑性;合适的填充焊丝和焊缝中焊丝所占的比例,可以在保证接头强度的同时改善其塑性和冲击韧性。最后展望了钛合金焊接和填充物的研究方向。     

焊前及焊后热处理对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织性能的影响

目的 研究焊前及焊后热处理（950 ℃+1 h+AC/540 ℃+6 h+AC）对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织演变和力学性能的影响。方法 采用光镜、扫描电镜、显微硬度及拉伸试验对不同热处理条件下的接头进行了组织分析和力学性能测试。结果 金相结果表明,焊前热处理对焊接过程中接头的组织演变影响较小。在焊态和焊前热处理接头的焊接中心区域（WCZ）观察到类似的马氏体组织,但明显的热影响区域只能在焊前热处理接头中找到。焊后热处理后,WCZ中的马氏体组织转变为网篮组织,热力影响区（TMAZ）的初生α和转变β晶粒均有一定程度的长大。力学性能结果表明,焊前热处理可以提高整个接头的显微硬度,但硬度分布趋势与焊态接头的分布趋势相似。结论 焊后热处理可以降低WCZ和TMAZ的显微硬度,但母材的显微硬度有所提高。焊前和焊后热处理都可以提高接头抗拉强度,但会降低接头伸长率,特别是在焊前热处理条件下。     

固溶温度对TA19钛合金组织及性能的影响

采用5种不同固溶温度和相同时效温度的热处理制度对TA19钛合金进行固溶时效处理,研究不同固溶温度对显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度对TA19钛合金显微组织的初生α相含量影响显著;经相变点以下10℃到50℃固溶保温1 h后风冷,再经595℃时效保温8 h后空冷,获得的室温和高温力学性能均能满足AMS 4975标准的要求;固溶温度选择相变点以下10℃时,TA19钛合金的室温和高温力学性能及蠕变性能匹配最好,对应的显微组织中初生α相含量为15%~18%。     

钛合金微结构力学性能和氢扩散分析

为了获得钛合金微结构组织不均匀性对氢扩散以及力学性能的影响,建立多晶体微结构模型,运用Voronoi图剖分原理生成随机晶粒,分析加载载荷、晶粒取向、晶粒大小和材料属性对微结构力学性能和氢扩散的影响。结果表明:载荷对氢扩散有促进作用,对应力集中无影响;晶体取向是微结构应力分布不均的主要原因,晶粒尺寸越大应力集中越严重;相同载荷下,β钛合金比α钛合金的应力集中更明显,且氢容易在β钛合金中富集。     

热处理对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对TC4钛合金进行不同热处理工艺处理,并观察分析了不同工艺处理后TC4钛合金的金相显微组织。通过拉伸、示波冲击试验,分析研究了固溶处理和时效处理对TC4钛合金显微组织、力学性能和冲击韧性的影响。结果表明,TC4钛合金固溶时效后的组织由β基体和析出的α相组成,具有片层状β相和小针丛状α相组织可获得较高综合性能。断口ESEM分析表明断裂特征为韧窝状穿晶韧性断裂。     

焊后热处理对Ti17线性摩擦焊接头组织及力学性能的影响

目的 获得双态组织Ti17钛合金线性摩擦焊接头合适的焊后热处理(PWHT)工艺,以满足该合金在航空发动机整体叶盘线性摩擦焊工程中的应用要求.方法 选用3种热处理温度(600,620,640℃)对接头进行PWHT,利用光镜(OM)及扫描电镜(SEM)观察分析接头微观组织,利用拉伸试验机及显微硬度计测试分析接头力学性能.结...     

ZTC4钛合金电子束焊接接头的组织及力学性能

通过室温拉伸试验、显微硬度测试和金相检验对ZTC4铸造钛合金电子束焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:焊缝区到母材的显微硬度逐渐降低,显微组织由细针状α+β基体过渡到板条状α+β基体;选择适当的焊接参数,可获得性能良好的ZTC4电子束焊接接头,其抗拉强度与母材相当,但不同试样性能数据较为分散,需对接头进行后续处理或提高原材料冶金质量以保证焊接接头性能的稳定性。     

固溶处理对TC11钛合金棒材组织和性能的影响

通过场发射扫描电镜及拉伸性能测试,研究了TC11钛合金棒材3种固溶处理时间和2种固溶方式对显微组织及力学性能的影响。结果表明:TC11钛合金在经过3 h的固溶后,组织中局部的亚稳定β晶体位相发生偏转,β转变组织中的次生α相变的粗大,经过后续时效后的β转变基体发生更为充分的分解和析出,在片层的β边界出现连续的更细小的次生α相。由于固溶时间延长,发生了过固溶,析出的次生相逐渐细小,导致裂纹扩展阻力降低,引起屈服强度的降低,分开各1 h的固溶时效性能低于连续2 h的固溶时效性能。     

12 mm厚TC4钛合金激光-MIG复合焊接头组织与性能研究

目的 探究TC4激光-MIG复合焊接头显微组织与基本力学性能之间的联系,分析接头不同区域的断裂行为。方法 利用激光-MIG复合焊制备TC4钛合金对接接头,采用光学显微镜和扫描电镜观察接头焊缝区、热影响区及母材的显微组织,在室温下进行了显微硬度测试、拉伸性能测试与断裂韧性测试,并对试样断口进行了观察分析。结果 接头的焊缝区组织为粗大的β相柱状晶,晶内纵横分布着αʹ针状马氏体和针状α相,靠近焊缝一侧的热影响区则由针状αʹ相、α集束与少量细小的块状α相构成。随着远离焊缝中心,母材侧热影响区组织转变为块状的α相、少量α集束及初生β相,并最终趋于与母材组织相似。热影响区的显微硬度值达到最大,这是因为该区域存在比焊缝区更为细小的针状αʹ相。接头的平均抗拉强度和断后伸长率分别为1 020.22 MPa和7.38%。接头在拉伸时主要在焊缝区发生断裂。焊缝区展现出比母材区和热影响区更优异的断裂韧性,平均值为87.14 MPa.m^1/2,焊缝区内纵横交错的网篮组织与集束是其断裂韧性较高的主要原因。结论 在TC4钛合金的激光-MIG复合焊过程中,针状α相和αʹ马氏体的存在会提高焊缝的显微硬度和断裂韧性,但相较于母材塑性没有提升,通过调控焊缝区显微组织结构,可以获得所需性能的接头。