钛合金激光填药芯焊丝接头组织性能

通过激光填丝焊接方法并采用自主开发设计的钛合金药芯焊丝,进行TC4钛合金板的焊接,对获得的焊接接头进行850℃保温2 h后随炉冷却退火工艺处理,并与焊态焊接接头的组织性能进行比对分析,结果表明,热处理态焊接接头焊缝中由α_p相、α_s相集束及点状分布的残留β相构成,没有发现焊态焊缝中的α’马氏体组织;热处理态焊接接头强度降低但断后伸长率和常温冲击韧性增加;热处理态焊接接头拉伸断口由大量撕裂唇包围,韧窝深且均匀,呈微孔聚合韧性断裂.通过XRD测试发现焊态焊缝中主要由α’马氏体组成,还有少量极弱的多角度α相衍射峰,而热处理态焊缝中α相衍射峰中心角度位置与焊态焊缝中α’马氏体一致,另外还发现了较为明显且尖锐的β相(110)衍射峰.     

大厚度TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接头组织性能研究

采用激光填丝焊接方法进行96 mm厚TC4钛合金板超窄间隙焊接,并对焊接接头进行了组织和性能分析。研究发现:焊缝整体呈钉形,没有出现气孔、裂纹及侧壁未熔合等焊接缺陷;焊缝区域主要由大量细长针状α’马氏体相互交织构成;焊接接头上中下3部分热影响区宽度、焊缝区域中α’马氏体板条宽度和位错密度呈递减趋势;焊接接头下部焊缝区域的α’马氏体晶界取向差在55°~65°的大角度晶界分布较中部和上部焊缝区域组织中略少一些;上中下3部分焊接接头中的焊缝区域显微硬度均明显高于热影响区和母材;沿壁厚方向焊接接头的抗拉强度与母材相当,焊接接头断裂位置均位于硬度值较高的焊缝处;最大局部应变出现在焊接接头下部中靠近母材的焊缝区域,局部应变值达到26.3%,而最小的局部应变值出现在焊接接头上部靠近母材的焊缝区,局部应变值约为14.5%。     

TC4钛合金窄间隙激光填绞股焊丝焊接接头组织及性能

采用实心绞股焊丝,通过窄间隙激光填丝焊对TC4钛合金进行焊接,分析了激光填丝焊接头各区域的微观组织及形貌,并测试了焊接接头的显微硬度、室温拉伸性能及冲击性能等力学性能。结果表明,焊缝截面整体成形良好,无明显未熔合和气孔等缺陷;母材由等轴α+β相组成,热影响区晶粒比母材稍大,热影响区由针状α′马氏体+初生α相组成,焊缝由粗大的原始β柱状晶和内部网篮状α′马氏体组成;焊接接头的抗拉强度平均值达940 MPa,拉伸断裂在母材,断口韧窝较浅,主要表现为韧性断裂特征;焊缝的显微硬度平均值为375 HV,高于母材及热影响区。 创新点： 采用高熔敷效率的绞股焊丝作为填充金属,对 20 mm 厚 TC4 钛合金板进行激光填丝焊,探究了厚板钛合金焊接接头的组织与性能分布规律,为厚板钛合金焊接结构的实际应用提供基础数据支撑。     

TC4钛合金激光锁面对接焊的微观组织及力学性能研究

采用激光焊接技术对TC4钛合金工字型法兰底板与蒙皮进行了锁面对接焊,研究了焊接接头的宏观成形、微观组织和力学性能。结果表明,采用激光锁面对接焊工艺的接头成形良好,没有咬边、裂纹和气孔等缺陷。焊缝组织为针状马氏体α′相和分布在原始β晶界的α相,热影响区由初生α相、针状马氏体α′相以及少量β相组成。焊缝和热影响区的硬度高于母材,最大硬度出现在热影响区靠近焊缝处。锁面对接接头拉伸性能良好,试样断于母材处,采用激光锁面对接焊工艺可以对工字型法兰底板与蒙皮进行高性能连接。     

热处理对钛合金激光填药芯焊丝焊接接头组织和性能的影响

通过激光填丝焊接方法并采用自主开发设计的钛合金药芯焊丝，进行TC4钛合金板的焊接，对获得的焊接接头进行920 ℃/1 h+650 ℃/2 h固溶时效处理，并与焊态焊接接头的组织性能进行对比分析。结果表明：热处理态焊接接头焊缝由α_p相、α_s相集束、α_gb相典型的三态组织及点状分布的残留β相构成，未见焊态焊缝中的α''马氏体组织，使焊缝的强度-塑性-韧性得以兼顾；热处理态焊接接头强度降低但延伸率和室温冲击韧性增加；热处理态焊接接头拉伸断口由大量撕裂唇包围，韧窝深且均匀，呈微孔聚合韧性断裂。焊态焊接接头中焊缝区晶粒间的取向差大于15°的大角度晶界占比约83.78%；热处理态焊接接头焊缝中晶粒间的取向差大于15°的大角度晶界占比约为90.21%；通过XRD测试，发现焊态焊缝中主要由α''马氏体组成，还有少量极弱的多角度α相衍射峰，而热处理态焊缝中α相衍射峰中心角度位置与焊态焊缝中α''马氏体一致，另外还发现了较为尖锐的β相（110）衍射峰。     

电子束焊接Ti-6Al-4V接头断裂行为机制

研究了电子束焊接Ti-6Al-4V接头组织结构形态对断裂行为机制的影响。焊缝组织为大量柱状晶和等轴晶以及少量的板条马氏体，粗大的针状d β相和马氏体α’相呈现出多向短针状，焊缝晶粒尺寸为200～350μm，焊缝区的显微硬度值达到536HV，焊缝晶粒粗大严重增加了组织的脆性，使其断裂易发生在焊缝区域。焊缝内部的部分微气孔充当着裂纹的起始源，同时由于气孔分布的不均匀性使其断裂裂纹的扩展路径为非直线分支型。由于α/β两相的线膨胀系数的差异，焊缝中存在的两相交错结构，亦使其断裂发生在／βα界面附近处。层错结构的存在造成强烈的位错塞积产生微孔，成为新的裂纹开裂源。     

TC4钛合金搭接接头双侧激光角焊的组织与性能

采用在基材预制"台阶"的方式来替代送丝,探索了TC4钛合金双侧角焊搭接接头无填丝激光焊接工艺,研究了焊接接头的宏观成形、微观组织和力学性能。结果表明,在激光功率1.1 kW、离焦量0 mm、光束入射角度60°、焊接速度3 m/min的焊接工艺下,采用尺寸为1.0 mm×1.0 mm的"台阶"可以获得焊缝填充饱满,无咬边缺陷,成形良好的双侧激光角焊搭接接头,接头拉剪强度达到965.1MPa,断裂位置在TC4母材上。搭接接头焊缝区组织由β柱状晶以及针状马氏体α′相组成;热影响区由初生的α相和针状马氏体α′相以及少量的粒状β相组成。     

电子束焊接Ti-6AI-4V接头断裂行为机制

研究了电子束焊接Ti-6Al-4V接头组织结构形态对断裂行为机制的影响.焊缝组织为大量柱状晶和等轴晶以及少量的板条马氏体,粗大的针状α+β相和马氏体α'相呈现出多向短针状,焊缝晶粒尺寸为200～350 μm,焊缝区的显微硬度值达到536 HV,焊缝晶粒粗大严重增加了组织的脆性,使其断裂易发生在焊缝区域.焊缝内部的部分微气孔充当着裂纹的起始源,同时由于气孔分布的不均匀性使其断裂裂纹的扩展路径为非直线分支型.由于α/β两相的线膨胀系数的差异,焊缝中存在的两相交错结构,亦使其断裂发生在α/β界面附近处.层错结构的存在造成强烈的位错塞积产生微孔,成为新的裂纹开裂源.     

送丝速度对Ti-3Al-6Mo-2Fe-2Zr钛合金激光填丝焊接头组织与性能的影响

采用Ti-6Al-4V(TC4)焊丝对2 mm厚的Ti-3Al-6Mo-2Fe-2Zr钛合金进行激光填丝焊接,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱仪等分析测试方法研究了送丝速度对接头显微组织和力学性能的影响. 结果表明,由于从熔合线至母材受到焊接热作用逐渐递减,热影响区组织依次为单一β相、基体β相 + 初生α_p相、基体β相 + 初生α_p相 + 少量次生α_s相. 焊缝中有针状α'相生成,且分布不均匀. 随着送丝速度的增加,针状α'相的数量增加,尺寸增大. 激光填丝焊接头的抗拉强度及断后伸长率均低于母材,随送丝速度的增加,接头抗拉强度上升,断后伸长率下降.其原因在于TC4焊丝的加入,促使针状α'相在焊缝中析出,送丝速度加快,造成焊缝中钼当量[Mo]_eq降低,析出的针状α'相数量进一步增多,尺寸增大. 针状α'相的析出提高了焊缝强度,当送丝速度大于1.0 m/min时,接头的断裂位置为热影响区.     

重熔摆动激光焊修复TC4钛合金焊接接头组织和性能

采用摆动激光焊对TC4钛合金焊接接头进行重熔，研究摆动频率对TC4钛合金焊接接头气孔、组织及力学性能的影响。结果表明，重熔摆动激光焊可有效消除TC4钛合金焊接接头中存在的气孔缺陷；随着摆动频率的增加，气孔的消除效果增强，且大气孔的消除效果变得更加明显。重熔摆动激光焊接头的焊缝组织为针状的α’马氏体和部分α相，热影响区组织由初生α相、针状α’马氏体及β相组成。随着摆动频率的增加，激光对熔池的搅拌作用增强，焊缝晶粒破碎逐渐细化，而热影响区晶粒生长变得更加有利，导致晶粒逐渐粗大。摆动频率的增加使焊接接头组织发生变化，进而导致焊接接头性能发生变化。随着摆动频率的增大，TC4重熔焊接接头的焊缝硬度上升，热影响区硬度逐渐下降，且焊接接头的拉伸性能呈现下降趋势。当摆动频率增加到120 Hz和150 Hz时，断裂区域由母材转变为热影响区。     

Al—Si基钎料的液体轧制

利用自制的内水冷双辊急冷设备在大气中分别将Al-Si12.7和Al-Si10-Cu4-Zn7-RE由液态直接一次制成厚度为0.1～0.3mm的薄带钎料,观察了薄带的金相组织,测定了其抗拉强度和塑性指标,并与普通晶态钎料作了比较分析。     

腐蚀对复合银钎料的影响

采用恒温浸泡腐蚀、电化学腐蚀、润湿铺展测试和扫描电子显微镜(SEM)、万能力学试验机等手段研究了复合银钎料中钎剂与钎料合金的腐蚀及钎料腐蚀对钎焊性能的影响。结果表明,银钎料处于含水钎剂环境中,会被钎剂腐蚀。在钎料中加入1.5%~2.5%的Sn,缩小了Ag-Cu-Zn合金中Ag-Zn相与Cu-Zn相之间的电位差,降低了两相之间的微电池效应,Sn细化Ag-Cu-Zn钎料中的共晶相,降低银钎料发生腐蚀的敏感性;用被腐蚀的银钎料钎焊钢,钎焊接头抗拉强度损失,在钎料中添加Sn可抑制损失程度。     

活性钎料真空单层钎焊金刚石

应用真空钎焊技术，分别采用含有强碳化物形成元素Cr，Ti的BNi2，CuSnNiTi活性钎料进行金刚石的单层钎焊，通过微分扫描式热分析(DSC)及界面能谱分析(EDS)表明，在一定的钎焊温度、时间及真空度下，金刚石与钎料及基体之间均可形成化学冶金结合，但结合的状况及锯切性能随钎料的不同而改变。磨削试验表明CuSnNiTi钎料制成的磨轮具有较高的锋利度和工作寿命。     

BNi—2钎焊条的真空吸铸工艺

研究了ＢＮｉ－２钎焊条真空吸铸原理，并由试验得出：当ＢＮｉ－２合金加热到１５００℃，真空控制阀门开口为φ６ｍｍ以上，真空度５０ｋＰａ，铸型预热温度５００℃，并用φ内２ｍｍ×５００ｍｍ石英管进行真空吸铸时，吸铸高度可达到４０ｃｍ以上。     

含钛钎料钎焊金刚石的微结构对比分析

采用Ag-Cu-Ti和Ti-Zr-Ni-Cu钎料分别对金刚石磨料进行钎焊,实现了金刚石与钢基体的牢固连接。采用SEM、EDS等手段对焊后试样进行测试分析,结果表明:Ag-Cu-Ti焊后金刚石表面生成少量不连续块状TiC;Ti-Zr-Ni-Cu钎料焊后生成较多的连续鹅卵石的TiC。     

含钛钎料钎焊金刚石的微结构对比分析

采用Ag-Cu-Ti和Ti-Zr-Ni-Cu钎料分别对金刚石磨料进行钎焊，实现了金刚石与钢基体的牢固连接。采用SEM、EDS等手段对焊后试样进行测试分析，结果表明：Ag-Cu-Ti焊后金刚石表面生成少量不连续块状TiC；Ti-Zr-Ni-Cu钎料焊后生成较多的连续鹅卵石的TiC。     

铋在银基钎料中的行为和影响

研究了银基钎料中杂质元素铋对钎料的铺展性能和接头强度的影响。研究结果表明，微量铋对银基钎料的铺展性能有显著影响，而对常温接头强度影响不大。分析了杂质铋在银基钎料中的存在状态，以及在钎料的加热过程中铋的相变行为，从而揭示了银基钎料中铋的影响机理。     

Formation Process of Joints Brazing with Amorphous Filler Metal

研究了铜基非晶钎料液相的生成和铺展润湿过程。结果表明:非晶钎料由于熔化前固相扩散比较充分,使得钎料中的共晶组织被破坏,生成了大量高熔点的铜固溶体以及铜和镍的化合物,致使非晶钎料产生的液相相对晶态钎料少,因此液相铺展和流动过程较弱。而晶态钎料生成了大量液相,故液相的铺展和流动是晶态钎料钎焊的主过程。由于非晶态钎料非常薄,钎料中原子扩散距离短,有利于快速溶进基材;而普通钎料比较厚,溶解时间较非晶钎料长得多。随钎焊温度的升高和保温时间的延长,钎料残余层的厚度减小。在相同的钎焊温度和保温时间下,非晶态钎料残余层的厚度比晶态钎料小。     

角接头激光无填充焊接成形试验研究

多边形异形管被广泛应用在航空等领域,为解决其角接头无填充焊接问题,分析了激光热源角接头形式,控制能量输入得到完全熔透模式。采用焊件背面辅以支撑以及先点焊后缝焊的方法,实现多边形异形管激光无填充焊接。试验得到连接质量满足技术要求的三边形、五边形和六边形异形管。角接头激光无填充焊接方法,为角接头焊接和异形管的成形提供理论基础和试验依据。     

加油口盖的工艺分析及压形翻边模

对加油口盖零件设计进行工艺分析，从节约及加工简便考虑，在不影响产品性能、外观及装配关系的前提下，提出了一种对于翻边小、成形时大部分悬空制件的模具设计方法。