低膨胀高温合金GH783电子束焊接头组织及性能研究

采用电子束焊接的方法焊接GH783合金,焊缝枝晶间偏析生成Laves/γ相共晶,1 121℃固溶处理后大部分Laves/γ相消除,β相在枝晶间析出,标准热处理后β相的数量增加,γ’相在基体中弥散析出。焊接接头的硬度分布较为均匀,焊缝中的γ-γ’-β三相组织保证了接头的力学性能,使接头的室温抗拉强度比母材略高,650℃的抗拉强度与塑性均高于母材,750℃的抗拉强度和塑性与母材接近,接头同时具有优良的持久性能。     

激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及组织性能

研究了激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及不同冷却方式和热处理制度下的显微组织和高温拉伸性能。结果表明:随着激光功率的增加,合金的孔隙率整体上呈先降低后增加的趋势;当激光功率较低时,合金的孔隙率随扫描速度增加而升高;当激光功率较高时,合金的孔隙率随扫描速度增加先降低后增加;扫描间距为0.11 mm时,合金的致密度达到99.8%以上。优选成形工艺为:激光功率285 W,扫描速度960 mm/s,扫描间距0.11 mm。1175 ℃保温1 h后冷却速度越慢,热处理后合金的高温伸长率越高。炉冷时,晶界处析出连续的碳化物,使晶界强度增加,高温塑性提高。热等静压后进行1200 ℃高温固溶处理,合金的晶粒尺寸较为均匀,原晶界处粗大断续状的碳化物变得连续均匀,使合金的横纵向高温伸长率达到36%以上。     

GH4169D合金电子束焊接接头显微组织和持久断裂特征

采用金相显微镜和扫描电镜分析了GH4169D合金电子束焊接接头的显微组织,利用显微硬度计测试了母材、热影响区和焊缝的显微硬度,采用体式显微镜和扫描电镜研究了焊接接头持久断裂特征.结果表明,GH4169D 母材中的主要析出相为1～20 μm 长的片层状晶界η相、30～80 nm 的颗粒状γ'相和少量的碳氮化物.热影响区中...     

增材制造GH3536合金的高温拉伸及疲劳裂纹扩展性能研究

采用选区激光熔化技术制备GH3536合金试样,经热等静压和固溶处理后对合金试样的显微组织、高温拉伸性能和不同应力比下的裂纹扩展性能进行了分析。结果表明,经热等静压和固溶处理后合金试样内部存在2种不同大小的等轴晶粒,在晶间存在连续片状分布的M₂₃C₆和M₆C碳化物。合金试样的拉伸性能随着温度的升高而不断下降,断裂方式由室温下的韧性断裂转变为900℃下的脆性断裂。在不同应力比下,合金试样的裂纹扩展方式主要为穿晶扩展,裂纹扩展速率随着应力比的不断上升而提高,在高应力比下合金内部的疲劳裂纹更倾向于在取向差较小的晶粒内部扩展。     

扫描路径对激光立体成型GH3536合金组织与性能的影响

GH3536合金是制造航空发动燃油喷嘴的主要材料。相比于传统的加工工艺,激光立体成形技术具有近净成形等优点,更适于生产结构复杂的结构件,降低成本。而扫描路径在激光立体成形过程中有至关重要的作用。本文采用金相、XRD、SEM、拉伸等检测手段探究45°交叉光栅式与往复交叉光栅式两种扫描路径对激光立体成形GH3536合金的影响。结果表明,两种扫描路径对成形后的GH3536合金显微组织影响不大。基体都是γ相,晶界有M23C6型碳化物,晶内既有M23C6型碳化物也有M6C碳化物的存在。往复交叉光栅式的热量累积稍高于45 °交叉光栅式,导致其孔隙率较大,高度较高。两种扫描路径的拉伸性能相近。断裂方式均为塑性断裂,裂纹发生在碳化物处,以沿晶断裂为主。     

选区激光熔化GH3536合金的热处理工艺

采用OM、SEM和力学性能测试等分析研究了不同热处理工艺对选区激光熔化成形GH3536合金组织及力学性能的影响规律。结果表明,随着固溶温度越高,晶粒尺寸越大,且抗拉强度在高温条件下逐渐增加而室温条件则下降。当固溶温度达到1120 ℃时,室温条件下横向试棒与纵向试棒的抗拉强度分别达到816和731 MPa;900 ℃高温条件下则分别达到189和204 MPa。800 ℃时效处理后合金基体组织析出细小碳化物,产生第二相强化作用,强度得以提升。随着时效时间的增加,碳化物变的密集,但晶粒尺寸几乎没有发生变化,表现为室温抗拉强度与断后伸长率得到提升。当时效时间达到20 h时,室温条件下横向试棒与纵向试棒的抗拉强度分别达到832和747 MPa;900 ℃高温条件下横向试棒与纵向试棒的断后伸长率分别达到8.5%和21.5%。最后得出选区激光熔化成形GH3536合金最优的热处理工艺为:固溶(1120 ℃×1 h)+时效(800 ℃×20 h)。     

GH3536蜂窝钎焊界面组织与性能

针对GH3536高温合金开展研究,以提供一种用于小芯格且薄壁的高温合金蜂窝的高强度钎焊工艺。采用芯格内切圆直径为0.8 mm、蜂窝壁厚为0.05 mm的GH3536蜂窝,使用BNi2粘带钎料,优化了钎料用量、分析了不同钎料用量对应钎焊蜂窝界面组织形貌,并测试了GH3536蜂窝元件的拉伸性能、压缩性能及弯曲强度,评价GH3536蜂窝元件的基础力学性能。结果表明,所获得蜂窝结构焊合率达到99.5%;钎焊蜂窝界面晶粒细小、组织均匀、无钎缝溶蚀;GH3536蜂窝元件具有优异强韧性、平面抗拉强度达到50 MPa。     

缺口对GH3536镍基高温合金蠕变性能的影响

针对GH3536镍基高温合金无应力集中和带典型应力集中圆棒试样在160,200,240 MPa应力条件下的高温(750℃)蠕变性能进行了试验和有限元分析,研究了缺口的存在对材料蠕变性能的影响。采用扫描电镜分析了试样断口的形貌,确定了材料的断裂机制。结果表明:缺口的存在对GH3536镍基高温合金试件的蠕变性能影响较大,其降低了试件的最大蠕变应变及在蠕变各个阶段的蠕变速率。缺口对试件的蠕变寿命存在硬化作用,缺口根部轴向应力的再分配和松弛可简单认为是导致缺口对该合金蠕变寿命起硬化作用的影响因素。断口形貌分析表明由于缺口的存在,2种试件的表面形貌虽有不同,但蠕变断裂机理都是由微孔洞不断增大与聚集引起的。     

电子束焊GH4169合金高温裂纹尖端张开位移试验

根据国标GB／T2358-94,对GH4169合金电子束焊接接头的高温（650℃）裂纹尖端张开位移（CTOD）进行了测试。取SE（B）试样进行三点弯曲试验,然后由所得到的650℃下母材和焊缝的P-V曲线来计算CTOD值,并对试验结果进行了讨论和总结。     

激光沉积修复GH536/GH738合金的组织及力学性能

采用GH536合金粉末对GH738合金损伤试样进行激光沉积修复试验研究,通过正交试验法优化工艺参数,得到较小熔深、无缺陷的修复试样;测试分析了修复试样的显微组织、室温拉伸性能及显微硬度。结果表明:合金修复区为外延生长的柱状晶组织,修复区边缘柱状晶取向较一致,修复区中心柱状晶出现一定角度转向;合金修复区枝晶干上主要为富含Mo、Cr的M6C碳化物,晶界处出现少量细小的M23C6碳化物。相比于基体,合金热影响区中γ′相数量减少并呈粗化趋势,MC碳化物发生分解。激光沉积修复试样室温抗拉强度为GH738锻件的66.5%,高于GH536锻件强度;断后伸长率分别低于GH738锻件及GH536锻件的;修复区域的显微硬度分别低于GH738基体的显微硬度,高于GH536锻件的显微硬度。     

不同取向激光增材制造GH4169合金电子束焊接头组织和性能

对具有不同晶体取向(0°、45°和90°)的激光增材制造GH4 169合金进行真空电子束对接焊接实验,分析了两侧母材不同晶体取向差情况下的焊缝金属组织和力学性能.结果 表明:GH4169合金电子束焊缝组织的枝晶有明显择优取向,焊缝组织依托母材晶体连续生长,焊缝枝晶择优取向随母材晶体取向的变化而变化,0°和90°取向差焊...     

GH3128合金激光焊接头组织与性能

采用激光焊方法对3 mm厚GH3128合金进行对接焊,研究焊接工艺参数对焊缝成形的影响,同时与非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊)进行显微组织及力学性能的对比分析. 结果表明,在激光功率4 kW、焊接速度1.5 m/min和离焦量 + 3 mm的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝. 激光焊与TIG焊焊缝区组织均由奥氏体γ' + 脆性碳化物组成. 与TIG焊相比,激光焊焊缝区的组织晶粒细小,且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较小,激光焊接头室温抗拉强度低12%,高温抗拉强度相近,室温轴向低周疲劳应力循环次数高4.5倍. 与TIG焊相比,激光焊接头室温抗拉强度低和低周疲劳性能高,主要是受焊接过程元素烧损和碳化物尺寸的影响.     

Al-Cu-Li合金电子束焊接头的耐蚀性能

研究了新型Al-Cu-Li合金电子束焊接头的晶间腐蚀和剥落腐蚀行为。利用金相显微镜观察分析接头不同区域的晶间腐蚀IGC(Intergranular Corrosion)及剥蚀EXCO(Exfoliation Corrosion)形貌,并测量其最大晶间腐蚀深度。结果表明,在IGC溶液中浸泡24 h后,母材发生严重孔蚀,腐蚀深度较深;焊缝区发生局部网络状晶间腐蚀;热影响区观察到少量的晶间腐蚀现象。在EXCO溶液中浸泡96 h后,母材发生了严重剥落腐蚀,热影响区发生轻微的剥蚀,焊缝未发生剥蚀。     

TC4钛合金电子束焊接头性能研究

采用真空电子束焊方法进行TCA钛合金的焊接，借助OM、SEM设备观察焊缝金属显微组织和断口形貌，测试了焊接接头硬度并进行了冲击试验，分析了焊接接头性能、显微组织及焊缝中气孔的形成。结果表明，采用真空电子束焊焊接TCA钛合金时，焊缝和热影响区金属中较粗大的原始β相一部分转变为过饱和的针状马氏体；焊缝中心有少量的针状α’相，并形成了编织状α组织；焊缝金属的硬度值比母材金属的高，但冲击韧度比母材金属的低。     

电子束扫描波形对铝锂合金显微组织及力学性能的影响

对厚度1.8 mm的2198-T8态铝锂合金薄板进行真空电子束焊接,分析了不同扫描方式对焊缝成形及接头力学性能的影响,以及最优焊接工艺下焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明:在工作距离为300 mm、加速电压U=60kV、聚焦电流I_f=498 mA以及电子束流I_b=6.8mA情况下,不添加扫描可获得成形良好且无宏观气孔缺陷的焊接接头。相同参数条件下对比添加了扫描方式的焊接,得出焊接过程中添加三角波扫描时,焊缝的显微硬度值和焊接接头的抗拉强度均得到了提高,焊接接头的平均抗拉强度为326.5 MPa,其中最高抗拉强度可达到母材的71.5%,延伸率最高可达母材延伸率的86.8%,焊缝熔合区较整个焊缝区来说最为薄弱。     

AlCoCrFeNi2.1高熵合金电子束焊接接头耐蚀性

为明确高熵合金焊接接头耐腐蚀行为,采用电子束方法对共晶双相AlCoCrFeNi_2.1高熵合金进行焊接,并运用电化学腐蚀方法研究了接头耐蚀性.结果表明,焊缝区域(FZ)自腐蚀电位相比母材(BM)提高0.16 V左右,耐蚀性增强,自腐蚀电流减小了一个数量级,腐蚀速率明显降低.焊接接头母材区域腐蚀坑呈纵深扩展趋势,而焊缝区域腐蚀坑呈横向扩展,并表现出明显的相选择性腐蚀现象.焊缝区域的晶粒细化显著,硬度升高,两相分布呈现密集的“网络”状,元素分布更加均匀,大角度晶界增加,这都增强了焊接接头的耐点蚀穿孔的能力.     

焊接工艺对高铌Ti3Al合金电子束焊接接头显微组织和显微硬度的影响

利用OM,SEM,XRD,TEM和显微硬度等方法对电子束焊接Ti3Al 高铌金属间化合物接头区域的显微组织特征进行了分析.结果发现:焊缝区域组织主要为有序亚稳态残余β相(B2相),其结晶形态为胞状束晶,焊缝区域存在一定程度的层状偏析;热影响区晶粒长大明显,晶粒的多边化过程不充分;熔合区和热影响区的显微硬度显著高于母材,焊缝中心区在整个焊缝部分硬度最低.     

铸造Ti-Al-Mo-Zr钛合金电子束焊接接头组织与性能

选用电子束焊接方式对14 mm厚铸态Ti-Al-Mo-Zr钛合金进行焊接,在合适的工艺参数下获得成形良好、无内部缺陷的焊接接头。室温下测试与分析焊接接头的显微组织、显微硬度和力学性能,结果显示焊缝处主要由β相基体和粗大的针状α相组成,热影响区处受焊接热循环作用部分转变为网状片层组织。焊缝处硬度略高于母材处,接头整体硬度分布均匀,无明显弱化区域;接头焊缝处抗拉强度优于母材,焊缝处冲击值AKV达到75 J/cm~2,热影响区冲击值为73 J/cm~2,Ti-Al-Mo-Zr钛合金电子束焊接接头冲击韧性良好。     

电子束焊接技术在高强合金上的应用和发展

综述了国内外电子束焊接在高强合金上的应用.从焊接工艺、组织分析、焊后热处理以及计算机模拟等方面对高强钢、高强铝合金和高强钛合金三种高强合金的电子束焊接进行了介绍,总结电子柬焊接在高强合金上应用的不足之处,并对未来的进一步研究进行展望.