焊接次数对TC18钛合金中厚板电子束焊接接头组织及性能的影响

采用电子束焊接工艺对21 mm厚TC18钛合金板进行了1次与2次(在1次焊接焊缝处以相同工艺再次焊接)焊接试验,研究了焊接次数对接头组织、拉伸性能和硬度的影响。结果表明：2种焊接接头均成形良好,无明显缺陷;相对于1次焊接,2次焊接接头热影响区中的α′相增多,晶粒尺寸增大;焊接接头的抗拉强度高于母材,且2次焊接接头强度更高,但断后伸长率下降,断裂方式均为韧性断裂;1次焊接与2次焊接接头焊缝区的平均显微硬度分别为380,395 HV,均高于母材区,热影响区的平均显微硬度分别为360,350 HV,增加焊接次数提高了焊缝区硬度,降低了热影响区硬度。     

TA15M钛合金电子束焊接工艺

针对66mm厚TA15M钛合金件的真空电子束焊接,从焊接工艺、材料、机械性能进行系统性分析,研究了不同焊接工艺参数对接头组织、力学性能及残余应力状态的影响,提出了合理的焊接工艺。试验结果表明:随着焊接速度加快,焊缝及热影响区宽度减小,焊接残余应力呈降低趋势;焊缝抗拉强度接近母材,焊后普通退火(800℃×2.5h,AC)热处理可使TA15M钛合金电子束焊接快速热循环造成的亚稳态组织(α'、亚稳β)充分分解,使焊缝硬度、强度和塑韧性均有很好的表现。     

TA15钛合金框潜弧焊焊接工艺

对3条不同厚度的TA15合金接头进行焊接工艺试验,观察和分析了焊接接头的组织特征,测试了接头的力学性能和变形量。结果表明:TA15合金焊缝组织较母材差别明显;焊缝强度与母材相当,但塑性降低;焊后接头收缩量较大。优化后的焊接参数用于某型机零件生产,焊接质量优良。     

TA15钛合金钨极氩弧焊焊接接头力学性能研究

TA15钛合金钨极氩弧焊焊缝、热影响区、母材的微观组织差别明显,晶粒尺寸依次减小.焊接件的疲劳试验结果分析表明,热影响区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(scanning electron microscope)分析表明疲劳裂纹大多起源于焊接热影响区的气孔处.     

大厚度紫铜电子束焊接的研究

通过对大熔深电子束紫铜焊缝的研究，采用横枪电子束焊接方法在含气量较高的试件上获得２５ｍｍ熔深的焊缝，并消除了气孔、裂纹等缺陷。讨论电子束倾斜入射工件时，倾斜角度对焊缝质量的影响。     

钛合金大厚度试件电子束焊接残余应力有限元分析

基于热弹塑性有限元理论,建立了钛合金大厚度试件电子束移动热源的焊接残余应力三维数值分析模型,分析研究了厚度为75 mm的TC4电子束焊接试件残余应力分布规律。计算结果表明,大厚度电子束焊接试件在焊缝及其附近宽度约40 mm的范围内存在极其复杂残余应力,试件表面的焊缝及其附近20 mm左右的区域存在着对结构强度有利的横向残余压应力,但试件内部残余应力水平要高于表面的残余应力,尤其是在距起始和收尾端10mm及约1/4厚度处的区域,存在着三向的残余拉应力,且数值较高,对钛合金平板电子束焊接接头力学性能将具有重要影响,应引起足够的重视。钛合金平板电子束焊接残余应力的计算结果与实测结果基本一致。     

硬质合金与碳钢电子束对接焊接头的显微组织

选用YG30硬质合金与45钢进行电子束对接焊复合试验，用扫描电镜、波长分散X射线谱仪对焊接接头显微组织进行了分析。结果表明：当电子束电流小、焊接速度慢时，焊接接头易形成有害的η相，η相分布于YG30／焊缝界面区域，并聚集长大，η相层厚度约10μm；焊接过程中硬质合金脱碳和铁向硬质合金迁移是叩相形成的主要原因。     

锻造温度对TA15钛合金显微组织及抗拉强度各向异性的影响

在(α+β)相区对TA15钛合金棒进行锻造,研究了t_β-15℃、t_β-30℃和t_β-50℃(t_β为β相变温度)3种锻造温度对合金显微组织和抗拉强度各向异性的影响。结果表明：随着锻造温度降低,TA15钛合金中初生α_p相含量增加,片层状α相含量减少,厚度和长宽比减小,抗拉强度提高;TA15钛合金在t_β-50℃温度锻造后沿流线方向的抗拉强度可达973 MPa, 3个方向抗拉强度的极差随锻造温度的降低而减小;TA15钛合金锻造后的拉伸断口均为韧性断口,锻造温度越低,初生α_p相含量越高,断口韧窝越深,而含有较多较细长片层状α相时,断口韧窝较浅。     

基于热处理温度对TA12钛合金组织与性能控制的研究

通过对TA12钛合金在不同温度下进行相同时间的保温然后空冷,并对其组织及性能进行测定和分析研究,结果表明:在低于相变点加热,随着保温温度的升高,初生α相含量降低;当保温温度在相变温度以上的1 070℃时,空冷后得到魏氏组织。TA12钛合金经热处理后的冲击韧性呈现随温度升高先稍微下降然后增大的趋势,且层片状组织优于等轴状。     

高氮钢电子束焊接接头组织与性能分析

高氮钢焊接技术的研究是高氮钢研制和应用的关键技术之一。采用真空电子束焊接方法,对4 mm厚的高氮钢进行了焊接,研究了焊接接头的组织和力学性能。研究结果表明高氮钢电子束焊接焊缝和热影响区的组织为奥氏体组织,当焊接束流为20 m A、焊接速度为6.5 mm/s时,接头抗拉强度最大为1 010 MPa,达到母材强度的92.7%。高氮钢电子束焊焊缝中氮逸失较少,氮含量下降不多,由0.74%下降到0.64%。     

TA15钛合金相变点的测定

采用计算法和金相法分别测定了TA15钛合金相变点。结果表明,该合金相变点温度为985℃,两种方法测得的结果相当接近。由于考虑到各主要元素及杂质元素含量对相变点的影响值,因此计算法得到的相变点与实测值是接近的,而金相法测定TA15钛合金相变温度的准确性更高。     

电子束熔丝增材制造TC11钛合金组织及力学性能

采用电子束熔丝增材工艺制造了直径260 mm的试环。分析了不同热处理状态的增材制造TC11钛合金微观组织和室/高温拉伸性能及其各向异性。并测试分析了锻件基体晶粒2次热处理和锻件基体与增材界面处的组织和性能。结果表明：沉积态微观组织为沿<001>β方向生长的柱状晶。晶界存在连续α相,晶体内部由集束和网篮α相组成的片层组织。经950℃/2h/空冷+530℃/6h/空冷的热处理后晶界连续α相破碎,晶内α相宽度从1.1μm增加至1.8μm。并形成具有二次α相的双片层组织。锻件与增材过渡区锻件一侧,等轴初生α相转变为“雪花”状初生α相。锻件基体2次热处理后等轴初生α相轮廓光滑,转变β相比例增加,并形成大量细小的针状二次α相。沉积态室温及500℃高温拉伸性能均具有明显的各向异性。经过热处理后室/高温拉伸性能均获得改善并高于锻件要求且各向异性明显降低。与沉积态相比,热处理态室温抗拉强度和断后伸长率各向异性分别从4.4%和27.1%降低至1.6%和5.4%。柱状晶及其晶界连续α相是引起塑性各向异性的原因。锻件+增材界面处热处理后其室/高温拉伸性能均满足锻件要求。     

TA15钛合金切削振动与表面质量关系研究

通过单因素试验对TA15进行外圆车削加工,采集振动信号并提取信号特征值,分析了切削用量对切削振动和表面粗糙度的影响规律,揭示切削用量对振动的影响,并根据正交试验结果分析切削用量对振动和表面粗糙度影响的主次关系,得到优化的切削用量。试验研究表明:切削用量中,切深对切削振动影响最大,其次为进给量,切削速度影响最小。改变进给量时,振动加速度与表面粗糙度近似成线性正比关系;改变切深时,振动加速度随表面粗糙度的增加而增加。     

TC21钛合金电子束焊接接头超高周疲劳行为研究

采用超声疲劳试验方法(20 k Hz),研究TC21钛合金电子束焊接接头的超高周疲劳性能与断裂机理。结果表明,TC21钛合金电子束焊接接头的疲劳性能要远低于母材的疲劳性能。在短寿命阶段,电子束焊接接头和母材的疲劳裂纹均在表面萌生;当寿命增大时,两者疲劳裂纹的萌生位置均由表面转向内部,母材的疲劳裂纹主要萌生于内部显微组织,而电子束焊接接头疲劳裂纹主要萌生于内部焊接气孔缺陷。当寿命较长时,疲劳源区会出现"鱼眼"形貌特征,源区附近有白色颗粒状细晶区,即细晶区(Fine granular area,FGA),其应力强度因子在2.90~3.33 MPa·m1/2,与疲劳寿命没有直接关系,可以认为是疲劳裂纹扩展门槛值。此外,基于AKINIWA小裂纹扩展理论,定量分析气孔尺寸与TC21焊接接头疲劳极限、疲劳应力的关系。     

潜弧焊极限厚度接头工艺试验

通过对极限厚度TA15合金焊接接头的工艺试验,分析了潜弧焊焊接极限厚度接头过程不稳定的主要原因,找出焊机控制机理及各焊接工艺参数对焊接过程及焊接质量的影响规律,并改进极限厚度焊接接头工艺方案;观察和分析了焊接接头的组织特征,测试了接头的力学性能。结果表明:TA15合金焊缝组织较母材差别明显;焊缝强度与母材相当,但塑性降低;应用改进后的焊接工艺方案成功焊接极限厚度焊接试件,焊接过程稳定,焊缝质量优良。     

TA16和TA17钛合金热物理性能与温度的关系

在不同温度下对TA16和TA17钛合金的线膨胀系数、比热容、弹性模量、热扩散率和导热系数进行了测定和分析。结果表明:两种钛合金在100~500℃之间的平均线膨胀系数分别为9.638×10-6℃-1和9.224×10-6℃-1;在500℃以下,两者的线膨胀系数、比热容、热扩散率和导热系数均随温度的升高而增大,只有弹性模量随温度升高而减小;并用最小二乘法建立了在50~500℃之间的比热容、弹性模量、热扩散率、导热系数与温度之间的函数关系。     

镁锂合金搅拌摩擦焊及电子束焊研究

对一种新型α+β双相镁锂合金的搅拌摩擦焊及电子束焊进行了实验研究,为该合金在精密制造领域的应用提供参考。利用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度测试探明接头显微组织和力学性能的演变规律和特点。结果表明,在合理的工艺参数下,镁锂合金搅拌摩擦焊接头焊核区α+β双相都得到了明显的细化,演变为等轴晶,且α相体积分数相对减少。在焊接速度为15 mm/s,聚焦电流为500 ~ 540 mA,焊接电流为8~10 mA时,5 mm厚镁锂合金电子束焊焊缝完全焊透,焊缝区域由细小的等轴晶组织组成,α相分布更加弥散,呈网状分布在β晶界上。两种工艺下焊缝区显微硬度(HV)较母材均提升了13左右。综上,采用搅拌摩擦焊及电子束焊均可实现外观成型、组织以及性能优良的镁锂合金连接。     

TA15合金热变形行为研究

用Gleeble-1500型热模拟试验机对TA15合金进行了变形温度为650～1000℃、应变速率为0．001～1s^-1的热压缩试验,研究了工艺参数对流变应力及组织的影响,计算了应力速率敏感指数m及变形激活能Q,建立了本构方程。结果表明：流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;应力速率敏感指数m随变形温度的升高而增大。650～850℃时变形激活能为386．32kJ／mol,850～1000℃时为479．365kJ／mol,预示在不同的温度区间具有不同的变形机制。     

TA15钛合金整体框等温精密模锻件的试制研究

介绍了某重点型号项目TA15钛合金整体框等温锻件的研制情况,对锻件设计、模具制造、锻坯和锻造工艺等研制过程进行了概述,重点对锻件的锻造工艺特点及存在的问题进行了分析、研究和总结,并对存在的问题给出了解决方法。该项目使用8 000t液压机,采用等温锻造技术,在国内首次试制生产出主体加工余量仅为4~5mm,外形尺寸达1 570mm×1 500mm×80mm的大尺寸模锻件,并突破了传统模锻造生产中锻坯的制作工艺方法,为今后大型锻件的生产开辟了新的思路。