高强钛合金TIG焊接工艺研究

采用一种新型Ti-V-Mo系高强钛合金,通过TIG自动送丝和手动填丝两种方式进行了焊接工艺试验,对焊接接头的成形、组织和力学性能进行了分析测试.结果 表明:两种焊接方式下的焊缝外观成形都很美观,没有飞溅和咬边等缺陷,焊道表面呈银白色;母材是一种等轴α相含量较高的双态组织,热影响区晶粒十分粗大,内部主要是针状α'相,焊缝区晶粒也十分粗大,主要由层片α相转变组织构成,含有少量针状α'相;自动送丝TIG和手动填丝TIG的接头抗拉强度分别为822 MPa和612 MPa,热影响区的冲击吸收功分别达到了72.2 J和84.9 J,表明该钛合金在TIG焊接工艺下,热影响区具有良好的韧性特征.     

Ti-Al-Fe低成本钛合金TIG焊焊接组织和性能研究

研究了Ti-Al-Fe低成本钛合金钨极氩弧焊焊接接头的内部质量、组织和力学性能,并与TC4钛合金进行了比较。结果表明,Ti-Al-Fe低成本钛合金焊缝表面质量良好,焊缝内部融合良好,无焊接缺陷,可焊性好; 2种合金的焊缝区宏观组织均由粗大的柱状晶和少量等轴晶组成,Ti-Al-Fe合金柱状晶组织较细,晶内由针状次生α相和少量的长条状初生α相组成; 2种合金热影响区均为粗大的等轴晶,晶内由大量初生α相和少量针状次生α相及残余β相组成; Ti-Al-Fe低成本钛合金焊缝抗拉强度达到1 204 MPa,比TC4钛合金高111 MPa。     

薄壁TC4钛合金激光焊缝成型与性能调控研究进展

TC4钛合金的焊接工艺及焊接性研究一直受到国内外的广泛关注,主要综述了目前激光焊工艺对薄壁TC4钛合金焊缝几何形状、显微组织及力学性能影响的研究进展。简要分析了激光焊接工艺对焊缝几何形状及焊缝显微组织转变的规律,并对焊缝几何形状和显微组织的转变机理进行了探讨。研究发现,激光焊焊缝几何形状的变化主要原因在于焊接热输入的变化导致焊接过程中激光焊匙孔形状及模式发生了改变;焊接热输入的增加会引起显微组织的转变,焊缝金属中针状马氏体α’相是主要的强化相,块状α_m和魏氏α相是主要的韧性相;应对激光能量进行严格的控制,以便在实际生产应用中提高焊接质量。     

TIG重熔对6005A-T6铝合金焊接接头组织及性能的影响

针对铝合金焊接接头缺陷TIG重熔修复,采用6005A-T6铝合金作为母材,先采用MIG焊对母材进行焊接,焊后采用无脉冲TIG焊对焊趾处进行重熔,有无脉冲TIG焊对焊缝处进行重熔,对重熔前后的焊接试验件进行金相显微组织形貌及性能对比分析.结果表明,重熔后热影响区宽度明显大于重熔前,组织晶粒更加粗大,弥散相分布更加均匀;硬...     

TC4钛合金丝材焊件冲击失效分析

采用钨极氩弧焊接工艺获得TC4钛合金丝材防护架,随后对其进行冲击试验,发现多处焊接点发生断裂失效。为此,研究了TC4钛合金丝材焊接处的组织、显微硬度以及断口形貌。结果表明,在快速加热及冷却的热循环作用下,焊件焊合区域产生马氏体相,主要以α'相形式存在,另有少量的α″相;焊合区域的局部显微维氏硬度平均值达5.5 GPa,是母材区域硬度值的近1.5倍;相比于TC4钛合金丝材弯曲断裂的韧性断口形貌,焊件断口存在解理台阶,为脆性断裂,这主要归结于马氏体的存在使得焊接处塑性和韧性降低。     

Ti60合金板材电子束焊接接头组织性能研究

研究了Ti60合金板材电子束焊接接头的显微组织与力学性能.研究表明,焊接接头熔合区中的显微组织由针状α′相、α相和β相组成,热影响区的显微组织为β相转变组织、针状α′相及部分未溶解的等轴初生α相组成的混合组织.焊接接头硬度呈不均匀分布,焊缝熔合区的硬度最高,热影响区次之,母材区最低.焊接接头的室温和高温拉伸均断裂于母材区,焊接接头处拉伸强度等同于接头处母材区的强度.焊接接头的持久断裂均发生于焊缝区域,接头的持久寿命均100 h.     

钛合金的钨极氩弧焊

首先对钛合金做了简单介绍,特别强调钛合金在航空领域的应用,然后通过对钛合金焊接性能的分析,指出钛合金焊接时会产生脆化现象、冷裂纹和气孔问题。最后以8mm厚的TA7钛合金板为例,重点介绍在钨极氩弧焊焊接过程中应如何正确选择焊接工艺参数,应该采取哪些工艺措施保证钛合金的焊接接头质量。     

Ti_2AlNb基合金超音频直流脉冲TIG焊

分别采用20,40,50,60 kHz不同频率的4组超音频直流脉冲TIG焊工艺焊接了厚度为1.5 mm的Ti2AlNb基合金板材。并采用X射线探伤手段对焊缝中的气孔缺陷进行检测,比如气孔的数量、尺寸及分布的位置;对于无缺陷的接头,观察接头的宏观和显微组织,测试接头硬度分布规律和拉伸性能。结果表明:采用脉冲频率为40,50,60 kHz的超音频直流脉冲TIG焊工艺对Ti2AlNb基合金进行焊接时,焊缝中气孔数量明显减少,尺寸减小,分布也由接头的内部变为接近表面的位置,在50,60 kHz的频率下能够得到没有气孔缺陷的焊接接头;接头各区域相组成不同,除B2基体以外,随母材向热影响区(HAZ)和熔合区(FZ)过渡,O相含量逐渐减少;由于相组成的变化,焊接接头的硬度分布规律为热影响区的硬度最高,母材次之,熔合区最低;对于4种不同频率的焊接工艺,采用频率为50 kHz时焊接接头抗拉强度最高,可达到926.20 MPa,加焊丝后可以在一定程度上进一步优化焊接接头的抗拉性能,降低同一焊接工艺下试样的性能分散性。     

TA19钛合金电子束焊接头微观组织与性能研究

采用电子束焊接方法对TA19钛合金进行焊接,分析了电子束焊接头各区域的显微组织类型及形貌,测试了接头的显微硬度、室温拉伸、疲劳裂纹扩展速率及断裂韧性等力学性能,并与TA19钛合金母材进行对比。研究表明,焊缝区为粗大的柱状晶组织并存在大量相互交错分布的针状马氏体相,热影响区内随着离熔合线距离的增加马氏体数量逐渐减少;焊缝区显微硬度最高,比母材区显微硬度高出约HV80,随着向母材区过渡显微硬度逐渐降低;焊接接头室温抗拉强度、屈服强度性能及断面收缩率均与母材基本相当,但延伸率略有下降;焊缝区粗大的柱状晶组织硬度高,脆性大,导致焊缝区对疲劳裂纹扩展的抗裂性要低于母材;母材及焊缝KIC值分别为54.49和52.88 MPa·m^1/2,母材抵抗裂纹扩展断裂的能力略好于焊缝。     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α’相。退火后,晶内的针状α’相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

不锈钢薄板的焊接技术探讨

本文主要分析了不锈钢薄板的焊接方法及其研究现状,分析认为,钨极氩弧焊即非熔化极氩弧焊最适合焊接较薄的不锈钢钢板。因为TIG焊焊接时热量集中,热影响区小,变形小。     

热处理制度对选择性激光熔化成形TC4钛合金的组织与力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电子显微镜和电子万能材料试验机研究热处理制度对选择性激光熔化成形技术(SLM)成形TC4(Ti6Al4V)钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:激光成形样品的组织主要由呈外延生长的粗大柱状晶组成,原始柱状β晶粒的显微组织由大量的针状α′相组成;随退火温度升高,条状α相的宽度先增加后降低,强度降低,塑性增加;在(α+β)两相区固溶时,随固溶温度升高,α相的长宽比增加,α相的间距减小,α束集变大,强度升高,塑性降低;对比该7种热处理制度,800℃保温2 h炉冷为最佳热处理工艺,经该工艺处理的试样综合力学性能较好。     

7003铝合金TIG焊焊接接头的组织与性能

采用显微硬度及电导率测试,剥落腐蚀及电化学腐蚀试验,光学显微镜(OM)及透射电镜(TEM),研究经ER5356焊丝钨极氩弧焊(TIG)的7003铝合金型材焊接接头各部分的微观组织与性能。结果表明:在离焊缝中心30 mm左右的热影响区位置形成硬度较低的软化区,这是由于η′(Mg Zn2)相的长大粗化;焊接接头的耐蚀性依次为焊缝区过时效区母材区淬火区,其原因是淬火区的晶界析出相连续分布,形成连续阳极腐蚀通道,增大了应力腐蚀及剥落腐蚀倾向,使得腐蚀性能很差;而过时效区和母材区的晶界析出相不连续,耐蚀性较好。     

激光选区熔化TC4钛合金高温力学性能和显微组织研究

采用万能拉伸试验机以及光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等测试技术,研究了室温至550℃温度范围内激光选区熔化(SLM)成形TC4钛合金的力学性能和显微组织。结果表明:SLM成形TC4钛合金由针状马氏体α′相组成,晶界数量多,塑性变形时位错运动被限制在马氏体内部,因此试验合金具有高强度,室温抗拉强度为1 265 MPa,500℃抗拉强度为834 MPa,优于固溶时效处理和退火处理的TC4钛合金,然而,在500℃以上拉伸变形时,马氏体逐渐转变为平衡态的α相,组织形态由针状向片层状转变,晶界数量减少,材料抗变形能力下降,因此抗拉强度快速降低,550℃抗拉强度只有562MPa。     

TC4钛合金真空电子束焊焊接接头组织性能与腐蚀行为研究

真空电子束焊具有能量集中度高、热影响区小等优点,在钛合金焊接领域被广泛应用。本文研究了TC4钛合金薄板真空电子束焊对接组织性能以及在不同腐蚀介质中的腐蚀行为及特征。研究结果表明:接头母材区组织是等轴α相和间隙β相的机械混合,焊缝区组织为针状马氏体(α'相),热影响区由原始α相、β相加α'相构成;接头显微硬度明显高于母材且随着与母材距离的增加,硬度逐渐增加;同时焊缝区网篮组织的形成使接头拉伸强度和断面收缩率更高,塑性更好。在3.5%NaCl溶液中,母材的腐蚀倾向大于焊缝,而在10%HCl溶液中则相反,焊缝成为薄弱环节;同时,焊接接头在10%HCl溶液中自腐蚀电流显著高于在3.5%NaCl溶液中,说明介质对接头的电化学腐蚀性能影响显著。     

6xxx系铝合金弧焊与高功率激光焊组织性能对比

该研究采用高功率激光填丝焊(LFW)、熔化极惰性气体保护焊(MIG)以及钨极氩弧焊(TIG)的方法,对6005A-T6挤压铝合金进行焊接。进行LFW焊后,焊接接头抗拉强度为211MPa,接头系数0.77,焊接接头硬度最低值为68.3HV1且位于热影响区。进行MIG焊后,焊接接头抗拉强度为190MPa,接头系数0.70,焊接接头硬度最低值为50.7HV1且位于热影响区。进行TIG焊后,焊接接头抗拉强度为181MPa,接头系数0.66,焊接接头硬度最低值为50.4HV1且位于热影响区。     

TC4钛合金MIG焊接头热处理后组织性能研究

对TC4钛合金MIG焊焊接接头进行焊后热处理,采用盲孔法、拉伸、冲击、金相、扫描等方法对接头进行试验与分析,研究不同热处理工艺对残余应力、组织和力学性能的影响.结果 表明:焊接接头经焊后热处理,横向残余应力和纵向残余应力平均值最大降为74.2 MPa和70.1 MPa;未热处理接头母材区为α+β片层组织,焊缝区为α针状马氏体组织,热影响区为α和α'混合组织.热处理后,随着热处理温度和时间的增加,焊缝组织中的针状α'马氏体粗化,晶粒尺寸增加;未热处理接头焊后拉伸断裂位置为母材处,接头强度高于母材.在650℃+2 h的热处理工艺下,接头延伸率较未热处理状态提高,断裂方式为韧性断裂,保温时间延长至3h,晶粒粗大、延伸率降低.接头室温冲击功焊后状态能够达到母材的95％,经焊后热处理后接头得到软化,室温冲击功相比焊后状态有所下降.     

固溶处理对TA15X钛合金钻杆材料组织与性能的影响

通过力学性能测试、SEM断口分析、OM金相观察等方法,研究了油气工业用TA15X钛合金钻杆材料的固溶工艺及其组织性能变化.结果表明:随着固溶温度的升高,空冷后合金中α相体积分数由68.3%下降到28.2%,相尺寸逐渐减小,晶界α相消失,片层组织演化为近网篮组织.抗拉强度和屈服强度变化不大,延伸率下降至8.5%;水冷后β相转变的针状马氏体α′体积分数由30.5%增加到36.7%,且针状马氏体α′尺寸变得细长.抗拉强度由950 MPa提高至1 145 MPa,屈服强度由860 MPa提高至954 MPa,延伸率下降至5.5%.当固溶温度为900℃的时候,强度提高100 MPa,空冷后延伸率也可达13%,强韧性匹配较好.     

TC4钛合金TIG焊接头组织及缺陷分析

针对20 mm厚钛合金开展了TIG焊接工艺试验,采用两种不同的焊接热输入,从组织、性能及焊接缺陷等方面对接头进行了研究。结果表明:接头焊缝区的马氏体较熔合区及热影响区的马氏体分布更加弥散,热影响区马氏体的数量更少且更为细小;焊缝晶粒尺寸随着焊接热输入的增大而增大,晶粒内部的马氏体尺寸也越大且分布越弥散;焊接速度过快是导致气孔缺陷的主要原因,也是严重降低接头力学性能的重要原因。应严格控制焊接热输入,防止接头晶粒粗大,避免产生异常组织和裂纹等缺陷。     

TA1中厚板电子束焊接组织性能及接头强化原因分析

采用真空电子束焊对30 mm厚TA1工业纯钛试板开展焊接试验,结合光学金相显微镜(OM)、维氏硬度、拉伸试验及电子背散射衍射(EBSD)对接头进行宏微观组织性能检验,分析电子束焊接过程对TA1材料微观组织与力学性能的影响及接头强化原因.结果 表明:电子束焊接热循环过程使TA1母材至焊缝组织由等轴α向锯齿α转变;焊缝及热影响区的强度、硬度均高于母材;接头性能得到强化与锯齿α及针状α马氏体对硬度的提升作用、焊缝及热影响区内细小的锯齿状α晶粒以及微细孪晶对焊接组织的细化作用有关.