钛及钛合金搅拌摩擦焊接技术综述

从搅拌摩擦焊用焊具、焊接工艺与组织结构演变、力学性能评价、腐蚀行为等方面综述了钛及钛合金搅拌摩擦焊国内外研究进展,并指出了搅拌摩擦焊技术的研究方向。     

钛合金搅拌摩擦焊搅拌头研究现状

搅拌摩擦焊在焊接钛合金这类高熔点金属方面具有很大优势,但是搅拌头的磨损一直是其一大难点。对钛合金搅拌摩擦焊中的搅拌头结构、材料选择进行了讨论,认为圆锥形搅拌针综合性能较好,而在材料选择方面,认为目前应用前景较好的是钨铼合金,但不同材料的组合可能更符合未来发展的方向。为了研究搅拌头的磨损机理及如何减小磨损,列举了几种辅助焊接工艺及目前应用较广的模拟仿真,指出辅助焊接工艺可减小搅拌头磨损,但目前工艺不完善等问题依然存在,需要进一步优化,包括模拟仿真在内,对于钛合金搅拌摩擦焊搅拌头结构、材料优化、磨损机理、辅助焊接工艺等研究均较少,限制了其研究进展及应用。     

钛合金搅拌摩擦焊研究现状

搅拌摩擦焊是目前钛合金焊接技术研究的热点.从搅拌头材料与结构设计、焊接工艺与组织性能关系、焊接过程数值仿真等方面综述了钛合金搅拌摩擦焊国内外研究现状.以现有的研究结果来看,搅拌摩擦焊是实现钛合金高强可靠连接的有效途径,选择合适的焊接参数和焊后热处理工艺可获得高质量钛合金焊接接头;但由于对钛合金用高温高强高耐磨搅拌头研制...     

钛合金搅拌摩擦焊研究进展

搅拌摩擦焊是一种固相连接技术,具有低应力、小变形、绿色环保等优点。在航空、航天等领域广泛应用的钛合金材料的搅拌摩擦焊技术,是目前国内外研究的热点与难点。主要从焊接接头的显微组织、力学性能、搅拌头磨损和复合工艺这几个方面,介绍了钛合金搅拌摩擦焊的研究进展,并对该技术未来的发展趋势进行了展望。     

镁合金搅拌摩擦焊技术的研究进展

搅拌摩擦焊技术是近十几年发展起来的，适合于低熔点合金的一种新型焊接方法。由于镁合金具有密度小、比强度高、尺寸稳定性好等特点，目前镁合金的搅拌摩擦焊已经引起了越来越多的关注。综述了国内外镁合金搅拌摩擦焊接技术的研究现状，包括镁合金与同种及异种合金的连接技术，并展望了镁合金搅拌摩擦焊技术的发展趋势。     

搅拌摩擦焊接技术基础及其工程应用

搅拌摩擦焊(FSW)是最近十几年才发展起来的一项新的连接技术,焊接的材料非常广泛.在焊接时材料不熔化,减少和消除了因金属熔化带来的冶金反应的复杂性,因此特别适合焊接活性金属或两种物理和化学性质相差悬殊的材料.利用搅拌摩擦焊技术,已对高温活性金属、低熔点金属、复合材料、异种金属或合金等材料进行了焊接性能实验研究和工程应用研究,对核工业使用的铍-铝合金、铜合金核废物容器箱体也进行了焊接.利用摩擦搅拌技术还能细化金属材料的晶粒和增强硬度.     

钛铝异质材料插销增强搅拌摩擦点焊接头组织与力学性能

目的开发一种无针搅拌头,以解决传统搅拌摩擦焊产生的匙孔和Hook缺陷问题。方法钛板预制通孔,铝板预制盲孔,插销置于孔中,进行搅拌摩擦点焊。采用无针搅拌头对厚度为2mm的TC1钛合金板和厚度为4 mm的2A12铝合金板(钛上铝下)进行了异种金属搭接搅拌摩擦点焊试验,试验采用旋转速度为950 r/min,焊接时间为100 s,下压量为0.2 mm的工艺参数,对焊接接头的抗拉剪力及接头组织进行评估。结果添加插销获得的焊接接头,钛、铝板与销之间实现固相连接,有效解决了有针搅拌摩擦焊产生的匙孔和Hook缺陷问题,且接头的抗拉剪力达到了6.42 kN。结论提出的插销增强搅拌摩擦点焊的新方法,采用的搅拌头具有较低的制造成本,工艺简单,提高了焊接效率,同时确保了焊接接头的质量。     

铝合金厚板搅拌摩擦焊焊缝金属流动行为研究进展

搅拌摩擦焊接过程中,焊缝成形与金属流动行为密切相关,而金属流动又取决于焊接工艺参数、搅拌头形貌、材料本身性能及温度场分布等影响因素。与铝合金薄板搅拌摩擦焊不同,厚板焊接时焊缝上部、下部温差太大,导致焊缝材料流动形态发生较大变化。基于焊缝成形理论,从焊缝金属流动分析方法、影响因素出发,分析厚板搅拌摩擦焊焊缝金属流动形态及特征,探讨焊缝中疏松、未焊透、包铝伸入、弱连接等缺陷的形成原因,揭示厚板搅拌摩擦焊焊缝成形机理。研究结果为铝合金厚板搅拌摩擦焊焊接技术在航空、航天等高科技领域的广泛应用提供科学依据和理论基础。     

美国海军将采用搅拌摩擦焊接技术制造全钛舰艇

美国海军将采用创新的搅拌摩擦焊接技术制造全钛舰艇,这是美国海军研究局基金资助的项目。该项目承包商最近完成了工业上最长的钛合金板的搅拌摩擦焊接,计划今年(2012年)夏天完成全钛船体的制     

外加能量辅助搅拌摩擦焊技术的研究进展

搅拌摩擦焊接已经成为材料成形领域主要的固相连接工艺技术。在简要回顾搅拌摩擦焊及其衍生焊接技术研发现状的基础上,综述了近年来国内外开展的第二能量辅助搅拌摩擦焊的研究现状,主要包括激光、电弧、感应、电流、超声等能量辅助搅拌摩擦焊技术。进而着重综述了超声振动辅助搅拌摩擦焊的研究进展,介绍了目前出现的3种超声振动在搅拌摩擦焊中的施加方式。最后,对外加能量辅助搅拌摩擦焊下一步的研发方向进行了展望。     

铸造钛合金补焊技术研究进展

铸造钛合金存在缺陷时可以通过补焊修复,在这过程中容易受到氢、氧、氮的影响而导致焊区出现裂纹、氧化、脆化等缺陷,由此影响到整个构件的整体性能,这都是由其自身的物理特性和化学特性所决定的。概述了铸造钛合金的补焊特性,并对补焊中常见的缺陷进行了分析;介绍了铸造钛合金补焊缺陷的检测方法,进而提出了控制补焊缺陷的有效防范措施;提出了补焊工艺参数的选择原则及注意事项;描述了各种铸造钛合金补焊方法的优缺点,并最终确定各补焊方法的选择原则及适用依据。随着钛合金铸件在航空、航天领域的广泛推广及应用,铸造钛合金补焊技术将成为其不断向前发展的一种不可或缺的制造工艺。     

厚板钛合金磁控窄间隙TIG焊接技术发展现状

磁控窄间隙TIG焊接技术能有效解决厚板钛合金侧壁熔合不良的问题,其工艺稳定性好、设备成本较低,能为大型钛合金海工结构和装备制造提供有力支撑。围绕厚板钛合金磁控窄间隙TIG焊接技术及其研究现状展开论述。重点阐述了外加横向磁场对电弧摆动的作用机理,并讨论了主要焊接工艺参数(窄间隙坡口设计、焊接电流强度、外加磁场强度和频率及电极位置)对焊缝成形的影响。结合自研结果探讨了不同规格钛合金磁控窄间隙TIG焊接接头的显微组织和力学性能,并进一步概述了焊后残余应力分布特征。研究结果表明,利用外加磁场实现电弧周期摆动能有效调控热输入分布,进而改善侧壁熔合不良的问题;相比其他窄间隙焊接技术,磁控窄间隙TIG焊接能获得更加均匀的焊缝组织和优异的接头力学性能;磁控窄间隙TIG焊接后,接头表面存在较大拉应力,结合合适的热处理工艺能有效降低接头残余应力。最后,对磁控窄间隙TIG焊技术发展和前景进行了展望。     

航空发动机钛燃烧及阻燃钛合金

介绍了航空发动机钛燃烧事故，以及钛合金燃烧试验，阻燃性能测试方法和太合金在国内外的研究和应用，并对国内外后的发展提出了一些建议。     

钛合金焊接冷裂倾向评价研究现状及研究思路展望

从钛合金的大规模应用前景和钛合金焊接性的角度阐述了评价钛合金焊接冷裂纹问题的重要性。概述了常用的焊接冷裂倾向评价方法与钛合金冷裂倾向评价的研究现状,讨论了现有的钛合金冷裂倾向评价结果的实用性,提出了一条适合钛合金的冷裂倾向评价的研究思路。     

钛/铝异种合金脉冲激光焊接接头裂纹产生机理

目的 对0.8 mm厚的Ti6Al4V钛合金和2 mm厚的AA6060铝合金薄板进行脉冲激光焊接,分析异种轻合金激光焊接裂纹产生的机理及界面结合机理。方法 采用扫描电镜、EDS能谱以及显微硬度计等微观表征分析方法,对焊接接头的形貌特征、成分以及显微硬度进行分析,探索焊接接头处裂纹产生的原因。结果 钛/铝脉冲激光焊接性较差,接头存在严重的裂纹缺陷,裂纹多集中在焊缝与铝母材交界处以及焊缝中心区域位置,主要以热裂纹为主;接头焊缝可能存在大量的Ti-Al金属间化合物以及少量未熔的钛,其界面层主要成分推测为层状TiAl和外层锯齿状的TiAl3;接头整个焊缝区域的平均显微硬度为HV0.1420,其硬度水平远远高于焊缝两侧铝合金母材,也高出钛合金母材很多。结论 钛铝金属间化合物使钛铝焊接接头焊缝区脆性增大,另外接头焊缝区存在较大的组织应力、热应力、拉压应力、拘束应力等复杂应力,致使焊缝内存在较严重的裂纹缺陷。     

钛合金在航天飞行器上的应用和发展

主要介绍了高强韧钛合金、高温钛合金、低温钛合金和铸造钛合金及钛合金的先进成形技术在航天飞行器上的应用,指出了钛合金发展现状和趋势。其中对粉末冶金技术和超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术做了较详细的介绍。重点介绍了美国和俄罗斯的粉末冶金技术发展现状和我国粉末钛合金技术在多种型号产品研制中的应用情况。同时指出超塑成形/扩散连接新技术为克服钛合金成形昂贵又难以加工而受到限制的问题提供了新途径。     

不锈钢和钛合金异种金属焊接研究进展

不锈钢和钛合金异种焊接在化工、航空和核工业等领域均有广泛的应用,但不锈钢和钛合金因理化性能的差异,焊接界面常形成大量脆性金属间化合物,无法得到优质的焊接结果。以扩散焊、激光焊和电子束焊为主总结了不同焊接方法的工艺参数和接头组织成分对不锈钢和钛合金焊接质量的影响,展望了不锈钢与钛合金异种金属焊接的发展趋势。