电子束焊接热输入对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金焊接接头组织和显微硬度的影响

利用OM,SEM,能谱分析和显微硬度等测试方法对Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金焊接接头的显微组织特征及硬度进行了分析.结果表明,焊接热输人为135 kJ/m时,焊缝熔合区柱状晶由均匀密集的α'相针状马氏体和少量α相组成,显微硬度平均值为447 HV.焊接热输入增大到150 kJ/m时,熔合区α'相明显减少,焊缝TC11合金侧热影响区的短针状α+β组织变为粗大的长针状组织,Ti-24Al-15Nb-1.5Mo热影响区的β晶粒变得更粗,显微硬度平均值降为402 Hv.这主要是因为增大热输入使焊缝合金元素含量的比例发生变化,并且冷却速度下降使焊缝组织形态和分布改变,最终导致显微硬度降低.合金元素Ti,Al,Nb的含量在焊缝边界发生突变,但在焊缝熔合区达到一个新的平衡.

Abstract：

Microstructure evolution characterization of the Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11 dual alloys welded joints obtained on the condition of different electron beam heat input was studied by optical microscope, scanning electron microscope, energy spectrum and micro-hardness analysis. The results show that the energy input have an important effect on the microstructure, grain size, micro-hardness and alloy elements content of welded joints. The microstructure is made up of homogeneous acicular martensite α' phase in fusion zone (FZ) and the average micro-hardness value is 447HV when heat input E = 135 kJ/m is utilized. With heat input increasing to 150 kJ/ m, the number of α'phase decreases in FZ, short acicular α + β phase become coarser in heat-affected zone(HAZ) of TC11, coarse β grains become larger in HAZ of Ti-24Al-15Nb-1.5Mo and the average micro-hardness value drops to 402HV. The result is attributed to the changed content of alloy elements and lower cooling velocity caused by increasing heat input. The content of element Ti, Al and Nb is changed abruptly in the boundary of the joint, but these elements evenly distribute in each zone and hardly diffuse.     

镁合金电子束焊接头性能及微观组织分析

采用电子束焊接MB2镁合金,研究了焊接参数对镁合金焊缝深宽比的影响规律,分析了镁合金焊接接头的力学性能及微观组织.结果发现,焦点位置和扫描图形对焊缝深宽比有很大的影响;利用圆形扫描图形、2000Hz扫描频率、电子束散焦焊接镁合金可以得到性能优良、无裂纹、气孔等焊接缺陷的优质接头,焊缝内部组织为均匀细小的等轴晶,接头抗拉强度达到235MPa,为母材强度的92％.     

Ti60钛合金/GH3128高温合金电子束焊接头脆裂原因分析

对Ti60钛合金和GH3128高温合金进行了电子束焊接,对接头显微组织、相成分和显微硬度进行分析. 结果表明,Ti60和GH3128电子束焊接性较差,在焊后产生裂纹. 焊缝内生成TiNi,Ti2Ni,TiCr2和TiNi3等脆性化合物,使得接头脆性增大. 焊缝区的硬度高于母材,钛侧焊缝区硬度值水平略高于镍侧焊缝区. 接头残余应力数值分析表面接头存在较大的横向残余拉应力,应力峰值达到704 MPa,使得钛/镍电子束焊接头在焊后随即开裂.     

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...     

块体非晶合金的电子束焊接

为了寻求块体非晶合金的最佳焊接技术 ,研究了Ｚｒ50 Ｃｕ30 Ｎｉ10 Ａｌ10 块体非晶合金板的电子束焊 ,采取不同的电子束焊接条件研究所获得的焊接区的组织和强度性能。用电弧熔炼法由纯锆、铜、铝和纯镍金属在氩气氛下制备了Ｚｒ50 Ｃｕ30 Ｎｉ10 Ａｌ10 四元合金铸锭 ,随后再将该铸锭完全重熔后压力铸造成宽 5 0ｍｍ、长 60ｍｍ、厚 3ｍｍ的板状非晶态试样。用电子束焊机 ( 30ｋＷ级 )在大气压约为 1Ｐａ的真空气氛下进行了电子束焊 ,其焊接条件范围如下 :( 1)加速电压为 70ｋＶ ,( 2 )分级移动速度 (即焊接速度Ｖｗ)为 16 7至 2 5 0ｍｍ…     

Al-Cu-Li合金电子束焊接接头的显微组织与力学性能

对厚度为2.5 mm的Al-Cu-Li合金板进行真空电子束焊接,并对获得接头的微观组织及力学性能进行了系统研究。金相组织分析显示,接头从熔合线附近到焊缝中心的微观组织结构依次为等轴细晶粒区、柱状晶和等轴晶;力学性能测试结果表明,与母材本身相比,接头焊缝的显微硬度值有所降低,在焊态下焊接接头的强度系数约为0.7;接头拉伸断口扫描观察显示,断口表面分布着大量细小的韧窝,呈明显韧性断裂特征。     

16mm厚纯钼真空电子束焊接焊缝成形特征

采用真空电子束焊接方法对纯钼材料进行焊接,对焊缝成形特征进行分析。通过光学显微镜对焊缝微观组织进行分析,同时对不同焊接工艺参数下各个熔池形貌的比较,讨论了焊接速度、焊接电流对焊缝成形规律的影响。结果表明,采用真空电子束焊接的纯钼焊缝晶粒长大现象严重;焊接速度和焊接电流是影响焊缝熔深、深宽比的重要因素。     

电子束焊接钼板的组织及性能研究

采用电子束焊接方法对16 mm厚的钼板进行焊接,利用光学显微镜、扫描电镜等手段分析了电子束焊接接头的显微组织及断口形貌,并利用维氏硬度仪和拉伸试验机检测了接头区域硬度和接头强度。结果表明,采用电子束焊接钼板获得的焊缝呈"钉子"状,焊缝热影响区窄,焊缝中间为粗大的等轴晶,熔合合区域为柱状晶。焊缝接头各区域硬度值有差异,母材区硬度最小。热处理后硬度值有变化,热处理温度在1000℃以上时,硬度值有所降低,焊接接头不同厚度处力学性能不一致,1100℃热处理接头强度最高在焊缝底部。焊接接头断裂全部在焊缝处,断口为解理断裂。     

Cu46Zr46Al8非晶合金电子束焊接特性分析

对Cu₄₆Zr₄₆Al₈非晶合金进行了电子束焊接,并分析了接头微观组织转变、显微硬度分布及拉伸性能.结果表明,Cu₄₆Zr₄₆Al₈非晶合金电子束焊接接头熔化区组织大部分仍为非晶态,过冷液相区内发生晶化形成Cu-Zr金属间化合物.焊接接头熔化区与母材硬度相当,过冷液相区硬度值显著降低.接头抗拉强度及韧性相比母材都明显降低,拉伸断裂于过冷液相区内的脆性化合物层,呈现典型的沿晶脆性断裂特征.     

TiAl合金电子束表面合金化层组织和性能研究

利用预涂Si粉,Ti+Si粉的方法对TiAl合金进行电子束表面合金化,“原位”制得了以高硬度金属间化合物Ti_Si_3为增强相的表面改性层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪分析和研究了电子束表面改性层的显微组织结构；同时测试了沿改性层深度方向的硬度分布。结果表明,表面改性层由TiAl,Ti_3Al,Ti_Si_3相组成,Ti_5Si_3相的形态及分布沿层深呈均匀分布；改性层具有较高的显微硬度(HV),最高达895×9.8 MPa,约是基体的3倍。     

Nb521铌合金电子束焊工艺研究

对Nb521铌合金进行了电子束焊工艺试验研究,优化了工艺参数,分析了焊缝表面成形及焊接接头组织、常温和高温力学性能.结果表明:Nb521具有良好的电子束焊接性能,焊缝常温拉伸强度、屈服强度均能达到母材的95％以上,延伸率达到母材的86.7％,在1600℃以下焊缝性能良好.     

Inconel 718镍基合金与304不锈钢电子束焊接

对Inconel 718镍基合金与304不锈钢进行了电子束焊接试验,分析了接头显微组织及力学性能. 结果表明,焊缝区中部由枝晶及细小的等轴晶组成,在近镍侧及近钢的熔合线,都由向焊缝中心方向生长的树枝晶组成. 各特征区域显微硬度值各不相同,焊缝区高于镍基合金侧,高于不锈钢侧. 当焊接束流为8 mA,焊接速度为700 mm/min时,接头的抗拉强度最高为722 MPa. 拉伸试样断裂发生于焊缝区内部,呈典型的延性断裂,断口可观察到明显等轴状韧窝.     

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.     

铝合金电子束焊接技术

铝合金因其良好的性能在航空航天、交通工具、机械制造等领获得了广泛应用,其焊接性限制了铝合金的进一步应用和发展.电子束焊因其熔透性高、接头性能优良等优点成为铝合金焊接的重要方法之一.简述了电子束焊接的基本原理和特点,综述了铝合金电子来焊在工艺、接头组织性能、接头缺陷预测和有限元数值模拟技术等方面的研究工作,展望了铝合金电...     

钛合金与铌合金电子束焊温度场数值模拟

钛合金与铌合金是具有优良使用性能的两种合金材料,这两种材料被广泛用于航空、航天、核工业等重要领域.文中采用有限元分析软件ANSYS,对钛合金与铌合金电子束焊的温度场进行了模拟研究,利用双热源模型模拟电子束焊温度场,研究了异种金属焊接的建模方法、函数载荷的加载技巧,着重分析了钛合金(7715D)和铌合金(C-103)的焊接性,采用热源向铌一侧偏置的方法来保证焊接熔深的一致.最后得到了不同焊接热输入条件下钛合金与铌合金焊接过程中的最佳偏置距离.     

大厚度钛合金结构电子束焊接制造基础研究

通过对大厚度电子束焊焊缝几何特征和接头组织和力学性能不均匀性的研究,提出焊缝几何特征表征参量和不均匀性表征因子;通过对接头损伤、断裂和疲劳的实验和理论研究,提出大厚度钛合金电子束焊接接头的失效机理;通过对焊接应力变形的理论和数值模拟研究,提出大厚度钛合金电子束焊接接头残余应力形成的机理;在上述研究的基础上,设计大厚度钛合金电子束焊接结构完整性评价体系.从而有望建立大厚度钛合金电子束焊接接头性能定量调控理论与工艺方法和有自主知识产权的大厚度钛合金电子束焊接结构强度、断裂和疲劳完整性评价的方法和指南.     

Experimental study of electron beam welded titanium alloy to chromium bronze joint with a vanadium sheet

Electron beam welding experiment of titanium alloy to chromium bronze with a vanadium filler metal was carried out. Microstructure of the joint was observed by optical microscopy and scanning electron microscopy. Tensile strength of the joint was evaluated. The fracture surface of the joint was also analyzed. The results showed that the addition of vanadium filler metal reduced the brittleness of joint by increasing the amount of vanadium-based solid solution in the weld. But the melting point of vanadium.filler metal was so high that large heat input was needed to completely melt the filler metal. Thus, a large amount of interfacial compounds were produced. The tensile strength of joint was 280 MPa with a brittle fracture mode.     

钛合金电子束深熔焊根部缺陷机理分析

文中研究了大厚度Ti6321钛合金深熔焊时,根部缺陷的位置和形貌特征,分析了根部缺陷产生的原因,揭示了缺陷产生的机理,提出了减小和消除根部缺陷的方法.结果表明,对于大厚度钛合金深熔焊,未焊透时焊缝中容易产生钉尖和链状气孔缺陷.当匙孔底部表面张力与流体静压力之和大于金属蒸气压力时,根部无法维持稳定的匙孔内壁,液态金属凸出向匙孔坍塌,金属蒸气不能完全逸出,在快速冷却条件下,液态金属凝固后形成钉尖缺陷. 当表面张力、液体静压力与金属蒸气压力的平衡位置距离匙孔底部距离大于1/2熔深时,焊缝根部容易产生链状气孔缺陷.通过采取相应措施可以有效减少和消除钉尖缺陷和链状气孔缺陷.     

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。     

热输入对TiAl基合金电子束焊接头性能的影响

采用不同的焊接工艺参数对Ti43Al9V0.3Y(原子分数,%)合金进行电子束焊接,分析了不同的焊接热输入对接头组织、焊缝成形及抗拉强度的影响.结果表明,随焊接热输入的增大接头的抗拉强度也增大,但热输入过大时强度降低.TiAl基合金性能对组织非常敏感,电子束焊接时接头组织转变不充分造成变形能力差,极易形成宏观横向裂纹和纵向弧坑微裂纹.近缝区组织和硬度过渡剧烈,是接头中的薄弱环节,因此裂纹大多从弧坑扩展到近缝区而断裂.断裂性质为脆性断裂,断裂特征为解理断裂和穿晶断裂,还具有分层、穿层的断裂特征.