TA15钛合金与铝合金TIG焊接头组织分析

本文采用4043焊丝和纯Al焊丝（SAI-3）对TA15钛合金与2024铝合金以及TA15钛合金与5A06铝合金进行了钨极氩弧焊（TIG）。采用金相显微镜和显微硬度计对TA15／2024及TA15／5A06接头焊缝、熔合区以及热影响区进行显微组织分析和显微硬度测定。试验结果表明,采用钨极氩弧焊方法,控制焊接电压20V,焊接电流105A,焊接速度在90～95mm／mjn时,TA15钛合金与铝合金接头熔合良好。其中采用4043焊丝,TA15／5A06接头区显微组织分布均匀,与TA15／2024接头相比,接头近钛合金一侧熔合区Ti-Al金属间化合物较少;采用纯铝焊丝（SAI-3）,TA15与铝合金焊接时,接头区出现明显的显微硬度升高的脆性组织。     

TC4/TA15异质钛合金激光焊焊缝的显微组织和力学性能（英文）

研究TC4/TA15异质钛合金激光焊焊缝的显微组织和力学性能。结果表明:TC4/TA15异质钛合金激光焊缝熔合区显微组织由针状α相和马氏体α′组成,TC4侧热影响区主要是残余α相和马氏体α′,TA15侧热影响区则出现了大量等轴α相。焊缝显微硬度呈现不对称特征,熔合区最高,TA15母材区最低。随应变速率由1×10~(-4) s~(-1)增加到1×10~(-2) s~(-1),接头屈服强度和抗拉强度均升高,且满足TC4母材TC4/TC4同质接头TA15母材TA15/TA15同质接头TC4/TA15异质接头,而硬化能力和应变硬化指数则降低。不同应变速率下拉伸TC4/TA15异质接头均在TA15母材断裂,断口呈现韧性断裂特征。     

Super-Ni叠层复合材料与18-8钢TIG焊接头区的显微组织

采用填丝钨极氩弧焊(TIG)方法对复层厚度仅为0.3mm的Super-Ni叠层复合材料与18-8不锈钢进行焊接试验。焊后对焊缝的微观组织及显微硬度、熔合区附近元素分布等进行分析。结果表明:叠层复合材料与焊缝形成可靠的熔合,Super-Ni复层侧熔合区附近的显微硬度升高(HM190);18-8不锈钢侧焊缝的显微硬度低于不锈钢母材的,不锈钢热影响区的显微硬度最高(290HM);不锈钢一侧热影响区形成δ铁素体和碳化物析出;母材与焊缝间形成Fe与Ni元素的明显过渡,叠层复合材料侧元素过渡区域的宽度为80～85μm,18-8不锈钢侧元素过渡区域的宽度约为20μm;焊接中应使钨极氩弧偏向18-8不锈钢一侧,以避免Ni复层的过度烧损。     

Super-Ni/NiCr叠层复合材料与18-8钢的焊接性

采用填丝钨极氩弧焊(TIG)方法对复层厚度仅0.3mm的叠层复合材料与18-8不锈钢进行焊接.通过显微图像分析仪、电子探针(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)等对焊缝微观组织、显微硬度和熔合区附近相组成等进行分析.试验发现,焊缝边缘处的奥氏体晶粒生长具有方向性,呈柱状晶形态垂直于熔合区生长;叠层复合材料NiCr基层与焊缝形成可靠的熔合,Super-Ni复层与焊缝过渡区显微硬度升高;18-8钢侧焊缝显微硬度低于不锈钢母材.结果表明,焊接区主要是奥氏体、少量δ铁素体、γ-Ni(Cr,Fe),FeNi等物相;焊接中应使钨极氩弧偏向18-8钢一侧,以避免镍复层过度烧损.     

填丝TIG焊接Mo—Cu合金与18-8不锈钢接头的微观组织

采用填丝钨极氩弧焊（TIG）对Mo—Cu合金与18—8不锈钢进行焊接．采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计及x射线衍射仪等对Mo—Cu／18—8接头的微观组织、显微硬度、元素分布及熔合区附近的物相组成进行分析．结果表明,Mo—Cu合金侧的熔合区为马氏体和奥氏体的混合组织,焊缝和18—8钢侧的熔合区为奥氏体和铁素体双相组...     

304不锈钢与QCr0.8铬青铜填加铜焊丝的电子束焊接

采用填铜焊丝对304不锈钢与QCr0.8铬青铜进行电子束焊接。采用正交试验法研究不同工艺参数对焊接接头抗拉强度的影响,并对焊接工艺参数进行优化。优化工艺参数如下：束流30 mA,焊接速度100 mm/min,送丝速度1 m/min,束偏移量-0.3 mm。对优化后接头组织的分析结果表明,焊缝主要由树枝状α相与少量球形ε相组成;仅在焊缝区的上部出现铜的混合不均匀;而在铜侧熔合线附近存在一个铜的熔化但未混合区,该区域晶粒长大严重,是接头的最薄弱区。显微硬度测试结果显示,焊缝硬度随固溶体中铜含量的增加而减小。接头的最高抗拉强度为276 MPa。     

TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头显微组织和力学性能

研究TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,TC4/TA17异种钛合金激光焊接头焊缝的显微组织为片状α′马氏体,TC4侧靠近母材的热影响区和TA17侧靠近母材的热影响区只发生α相向β相转变,TC4侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+针状α′马氏体,TA17侧靠近焊缝的显微组织为残余α相+片状α′马氏体。TC4/TA17异种钛合金激光焊接头的显微硬度呈不对称分布,焊缝的显微硬度最高,TA17母材显微硬度最低。TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头断裂在TA17母材,断口呈现韧性断裂形貌。     

TC4/TA15异种钛合金激光焊焊缝的显微组织和高温力学性能（英文）

研究不同焊接工艺参数条件下TC4/TA15异种钛合金激光焊接接头的显微组织和高温力学性能。结果表明:TC4/TA15异种激光焊焊缝熔合区由含针状α'马氏体的粗化β柱状晶组成,热影响区主要由初始α相和β转变相组成,TA15侧热影响区的宽度窄于TC4侧热影响区的宽度。TC4/TA15异种接头的屈服强度和抗拉强度随温度的升高而降低,高温拉伸强度从高到低的顺序为TA15母材异种接头TC4母材,800°C时塑性变形程度最高。TC4/TA15异种接头横截面的最高显微硬度位于焊缝中心,热处理后接头的显微硬度整体降低,但硬度分布特征未发生改变。异种接头的高温拉伸断裂均发生在TC4母材侧,并在拉伸过程中发生明显颈缩,微观断口呈现韧性断裂特征。     

异种钛合金TA15与Ti2AlNb激光焊接显微组织及力学性能研究

介绍了异种钛合金(TA15与Ti2AlNb)激光焊接工艺,分析了焊接接头的显微组织、显微硬度分布及室温、550℃高温时的拉伸性能。研究结果表明:焊缝区获得B2相、O相和α2相组成的混合组织,TA15侧热影响区主要为针状马氏体,Ti2AlNb侧热影响区组织主要为B2相和少量的α2相;TA15热影响区显微硬度值高于TA15母材,Ti2AlNb热影响区显微硬度值低于Ti2AlNb母材,在焊缝中心显微硬度值最低;室温时的拉伸断裂发生在焊缝处,断口特征为解理断裂,550℃高温时的拉伸断裂位置在TA15母材上,断口特征为韧窝。     

铝/钢CMT熔-钎焊接头微观组织及力学性能研究

使用CMT熔-钎焊技术以ER4043(A1Si5)焊丝作为填充金属对6061铝合金及表面预涂特种钎剂的304不锈钢异种材料进行了焊接。使用SEM、EDS、XRD及显微硬度试验对焊接接头的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明:铝和不锈钢的CMT熔-钎焊缝成形良好,且熔化的焊丝向不锈钢侧铺展比较理想。焊接接头由热影响区、熔合区及钎焊界面层组成。热影响区及熔合区的组织为α-Al固溶体和Al-Si共晶相;在钎焊界面层形成一定厚度的化合物层,主要为FeAl_2相及Al_(0.5)Fe_3Si_(0.5)三元相。拉伸断裂于焊缝/钎焊界面层,断口为脆性断裂,接头强度为84.1MPa。     

Microstructure characteristics in TIG welded joint of Mo–Cu composite and 18-8 stainless steel

The welding of Mo–Cu composite and 18-8 stainless steel was carried out by Tungsten Inert Gas welding process with Cr–Ni fillet wires. The microstructure, element distribution, phase constituents and microhardness of the joint were analysed. The results indicate that austenite and ferrite phases were obtained in the weld metal. Austenite and delta ferrite structures were observed in the fusion zone near 18-8 stainless steel. Cu agglomeration regions formed in Mo–Cu composite heat affected zone during welding. The microhardness near the fusion zone at Mo–Cu composite side increased from weld metal to fusion zone, and the peak value appeared near the boundary between fusion zone and Mo–Cu composite due to the generation of high hardness and brittleness Fe–Mo intermetallic compounds. The phase constituents near the fusion zone at Mo–Cu composite are Mo, Cu and γ-Fe (Ni), Cu_3.8Ni and the Fe–Mo compound Fe_0.54Mo_0.73.     

基于焊缝高熵化的TA2与0Cr18Ni9板材TIG焊分析

针对钛/钢焊接难,焊缝易产生金属间化合物导致接头力学性能不良等问题,依据焊缝金属高熵化技术思路,通过基于密度泛函理论的热力学第一性原理设计并制备出塑韧性良好的多主元Ti₁₀Fe₂₉Ni₃₂Cu₂₂V₇合金作为焊材,用于TA2/0Cr18Ni9薄板的TIG焊接. 结果表明,使用Ti₁₀Fe₂₉Ni₃₂Cu₂₂V₇焊材熔焊钛/钢,所得焊接接头形貌完整,无明显焊接缺陷,焊缝金属与母材结合性良好. 焊缝中心组织则由等轴晶组成,熔合区组织以柱状晶为特征,这些晶体均具有简单立方固溶体结构,有效避免了TiFe₂,TiFe金属间化合物的形成,接头抗拉强度达到205 MPa.     

采用不同结构Cu/V填充层的钛合金/不锈钢电子束焊接试验

对采用不同结构Cu/V填充层的钛合金与不锈钢电子束焊接头横截面形貌、微观组织及力学性能进行了分析.结果表明,采用片层结构的Cu/V填充层进行焊接时,焊缝组织由钒基固溶体、铜基固溶体及铁基固溶体组成,但由于焊缝底部有钢层未熔,形成未熔合缺陷,接头强度为288 MPa.采用楔形结构的Cu/V填充层,在保持接头固溶体过渡组织结构特征的同时,消除了未熔合缺陷,接头抗拉强度达到385 MPa.未熔钒层为接头力学性能薄弱区域,不同结构填充层的焊接接头断裂均发生于未熔钒层处.     

Microstructures and microhardness for sheets and TIG welded joints of TA15 alloy using friction stir spot processing

Effects of friction stir spot processing (FSSP) on the microstructures and microhardness of tungsten inert gas (TIG) welded TA15 titanium alloy joints were investigated. The macro/micro structural observation and microhardness evaluation of the TA15 alloy sheets and TA15 TIG welded joints were carried out using optical microscope and microhardness tests. The results show that FSSP effectively improves the microstructure and increases the microhardness of the TA15 sheets. As for the TIG welded joints, FSSP also effectively improves the microstructure of joints. And the average microhardness value in weld nugget zone is improved significantly, while a small increase of this value in heat affected zone is observed. The hardness in stirring zone is significantly higher than that in the base metal. Two peak values of hardness appear along the width direction in stirring zone. After FSSP, the average hardness of the weld zone of TA15 TIG welded joint is significantly higher than that before FSSP. Under the present process parameters, both the surface oxidation in TA15 sheets and in TIG welded joints after FSSP are not evident, while the surface forms the bright white layer, which is composed of a great multitude of fine grains.     

铝合金/Cu/不锈钢接触反应钎焊及中间层溶解行为(英文)

以Cu作为接触反应材料连接6063铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢,探讨焊接工艺参数对接头组织的影响规律,分析中间反应层Cu的溶解特性结果表明:在1Cr18Ni9Ti不锈钢一侧界面反应层由Fe2Al5、FeAl3金属间化合物和Cu-Al金属间化合物构成,与之相邻区域主要含Cu-Al金属间化合物,焊缝组织由Al-Cu共晶及大块状的Al固溶体组成;随着保温时间的延长,焊缝组织最为显著的变化是在1Cr18Ni9Ti不锈钢一侧界面的金属间化合物层厚度增加,共晶组织宽度逐渐减小;中间反应层Cu的溶解速度非常迅速,是以秒为计量单位的快速过程,厚度为10μm的Cu溶解时间仅为0.47s。     

液相分离对T2紫铜/316L不锈钢接头组织及性能的影响

采用钨极氩弧焊填充纯铜焊丝进行T2紫铜/316L不锈钢异种金属焊接工艺试验,分析了接头微观组织的形成机制. 结果表明,使用纯铜焊丝时,铁-铜液相分离对铜/钢焊缝组织的形成起主导作用. 以铜为基体的焊缝中分布着大量由铁-铜初次液相分离形成的富铁球,在其内部还分布有标志着铁-铜二次液相分离的富铜相. 富铁球内的析出相在表面能梯度和密度差的作用下,向富铁球中心呈球状聚集. 由于成分和所处区域的冷却速率不同,富铁球呈现不同的形貌. 基于熔池边界凝固理论,分析了接头铜/钢界面未混溶区宏观偏析机制. 填丝焊时,熔池边缘形成非等温边界. 纯铜焊丝制备接头铜/钢界面处液态钢母材的温度高于熔池主体,导致岛状和半未混溶区的形成. 接头的铜侧存在由粗大晶粒和正常尺寸晶粒组成的软化区,拉伸试样均断裂于此,抗拉强度达到铜母材的81.7%.     

Cu75Pt钎料钎焊Ti60与TC4接头界面组织及性能

采用Cu75Pt钎料实现了Ti60钛合金与TC4钛合金的真空钎焊,采用SEM,EDS,XRD分析了钎焊接头显微结构.结果表明,接头典型组织结构为Ti60/Ti2Cu+α-Ti/Ti2Cu/Ti2Cu+Ti3Pt/Ti2Cu/Ti2Cu+α-Ti/TC4.对不同钎焊温度下获得的接头界面组织结构进行了分析,结果表明,随着钎...     

TA15钛合金激光表面重熔快速凝固晶粒异常粗化

研究了热轧退火近aTA15钛合金激光表面重熔快速凝固组织及激光扫描速度对快速凝固组织的影响.结果发现:无论激光扫描速度如何加快,采用激光表面重熔快速凝固技术都不能细化TA15钛合金重熔区晶粒组织,TA15钛合金激光表面重熔区快速凝固β晶粒组织"异常"粗化,重熔区中β晶粒尺度分别是原始基材中a晶粒的10～20倍和β晶粒的32～62倍.分析表明,TA15钛合金激光表面重熔熔池的快速凝固是一个以熔池底部热影响区项部与熔体接触的未熔母材β晶粒为衬底的直接外延生长(无形核)过程,因此热影响区顶部与熔体接触的未熔母材β晶粒大小决定了重熔区快速凝固β晶粒的大小.激光加热表面重熔熔池形成过程中,熔池底部与熔体接触的未熔母材β晶粒在短时超高温作用下发生了严重长大,是导致钛合金激光表面重熔区β晶粒组织"异常"粗化的直接原因.     

Sn改性Ti-Zr-Cu-Ni钎料的微观组织和力学性能

采用自制Ti-Zr-Cu-Ni-Sn钎料钎焊TA2钛合金,研究了不同Sn元素含量改性Ti-Zr-Cu-Ni钎料的熔化特性、微观组织及物相、润湿及熔蚀性、接头拉伸强度。研究表明,Sn含量增加,Ti-Zr-Cu-Ni-Sn钎料固、液相线温度基本升高,但温度差值基本变窄,可更好地抑制钎焊界面脆性化合物形成。Ti-Zr-Cu-Ni-5Sn钎料组织由Ti、Zr基体和晶体相构成,Sn倾向与Ti、Zr结合形成Ti₂Sn₃、Ti₆Sn₅、Zr₅Sn₃等低熔点共晶相。Sn≤1.5%时,随Sn含量增加,钎料对TA2钛合金的润湿性逐渐变差;继续增加Sn,钎料润湿性改善,添加5%Sn的钎料对基体润湿最佳。添加5%Sn并降低Cu、Ni总量的改性钎料对TA2钛合金熔蚀减弱。相同钎焊工艺下,添加5%Sn接头的强度和塑性均有提升。钎焊温度升高,Ti-Zr-Cu-Ni钎料产生更多强化物相,致接头强度大幅提升,而Ti-Zr-Cu-Ni-5Sn钎料产生的含Sn物相强化作用对接头强度提升有限;相...