TC4-DT钛合金电子束焊接接头的拉伸性能

用电子束焊接50 mm厚TC4-DT钛合金板,对母材、焊缝金属和焊接接头的拉伸性能进行测试,获得了母材和焊缝金属的基本拉伸性能数据,分析了电子束焊接接头显微组织对拉伸性能的影响.结果表明,电子束焊接使TC4-DT钛合金焊缝金属强度增加,塑性和韧性降低,应变硬化能力增强.焊接接头拉伸试验的断裂位置均在离焊缝边缘较远的母材上,母材为整个接头的薄弱环节.母材和焊缝金属拉伸断口均表现出延性韧窝断裂特征.与母材金属相比,焊缝金属拉伸性能的变化与电子束焊接过程中冷却速度快、在焊缝区形成了粗大β柱状晶及针状马氏体有关.     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头疲劳断裂过程的原位观测

通过对TC4-DT钛合金焊接接头显微组织的观察和疲劳断裂过程的原位观测,分析了焊接接头的显微组织特征,研究了焊接接头的疲劳裂纹萌生与扩展行为.结果表明:TC4-DT焊接接头疲劳断裂于母材区,疲劳裂纹萌生于试样的边缘,裂纹既可以沿着初生α相扩展又能直接切过初生α相扩展,裂纹的萌生寿命占整个疲劳寿命的比例较大,裂纹的扩展寿命很短.     

厚壁TC4-DT钛合金电子束焊接接头的微观组织特征

对50mm厚壁TC4-DT钛合金进行焊接试验,通过对接头横截面进行光学显微组织分析和显微硬度测试,研究电子束焊接对该合金微观组织特征的影响。结果表明:TC4-DT钛合金母材显微组织为等轴状初生α相和层片状(α+β)所构成的典型双态组织。焊缝区的显微组织为网篮状马氏体组织α,,焊缝上部粗大的原始β柱状晶界明显,下部原始β晶粒尺寸较小且晶界不明显。热影响区显微组织可分为2个区域,近焊缝热影响区显微组织为少量等轴初生α+针状马氏体α,,近母材热影响区显微组织为等轴初生α+含针状α的转变β组织。2个区域的分界取决于焊接冷却过程的β转变温度。接头焊缝区和热影响区显微硬度偏高,近焊缝热影响区显微硬度达到峰值。另外,不同焊缝深度处显微硬度有差别:随着熔深位置增加,焊缝区的显微硬度呈递增趋势。     

Study on the J-Integral and Failure Assessment Line of Electron Beam Welded Thick TC4-DT Alloy Joints

The effects of strength mis-matching on J-integral and failure assessment line (FAL) of electron beam welded thick TC4-DT titanium alloy joints have been investigated.Elastic and elastic-plastic finite elements (FE) calculations on centre crack tensile (CCT) specimens were made,and the condition of 20% strength mis-matching was considered.The results indicate that the limit load of the joint can be substituted by that of the base metal.The error of substitution is less than 5%.The failure assessment lines for both over-matching and under-matching joints are increasingly close to that of the base metal,with the ratio of weld width to specimen width (H/W) decreasing.Moreover,the failure assessment lines of the joints can be devised using the stress-strain curves of the base metal,which will be convenient for the practical application of engineering structures     

Influence of Aluminum Content on the Microstructure and Properties of Electron Beam Welded Joints of TiAl/ TC4 Alloy

研究了不同工艺参数下TiAl/TC4异种材料电子束焊接接头组织和力学性能,分析了焊缝中Al元素含量对焊缝组织和接头力学性能的影响。对中焊时焊缝区主要以α-Ti3Al相和α-Ti相为主,还包含少量B2相和YAlx相。焊缝中TiAl母材熔化量约为1/3,TC4母材约为2/3,Al质量分数约为28%,较高的Al含量促使形成脆性α相,降低了接头局部位置的塑韧性。对中焊时接头抗拉强度普遍不高,断裂为典型的脆性穿晶及准解理断裂。当电子束向TC4合金一侧进行焊接时,焊缝中Al含量进一步降低,接头组织得到改善,可提高接头的力学性能,偏移量hs=0.2mm时接头最高抗拉强度为422.2MPa。     

TC4钛合金电子束焊接接头的真空去应力退火工艺研究

通过对TC4钛合金焊接试件在真空去应力退火前后的焊接应力、力学性能和显微组织进行对比试验分析．最终确定了最佳去应力退火规范。结果表明,在该最佳工艺下,焊接应力去除效果较为满意;同时,焊缝接头的组织和力学性能在退火前后未发生明显改变。     

Correlation of Yield Strength and Tensile Strength with Hardness for Steels

Hardness values as well as yield and tensile strength values were compiled for over 150 nonaustenitic, hypoeutectoid steels having a wide range of compositions and a variety of microstructures. The microstructures include ferrite, pearlite, martensite, bainite, and complex multiphase structures. The yield strength of the steels ranged from approximately 300 MPa to over 1700 MPa. Tensile strength varied over the range of 450-2350 MPa. Regression analysis was used to determine the correlation of the yield strength and the tensile strength to the diamond pyramid hardness values for these steels. Both the yield strength and tensile strength of the steels exhibited a linear correlation with the hardness over the entire range of strength values. Empirical relationships are provided that enable the estimation of strength from a bulk hardness measurement. A weak effect of strain-hardening potential on the hardness-yield strength relationship was also observed.     

Microstructure and Properties of Electron Beam Welded Tantalum-to-Stainless Steel Joints

研究了钽与不锈钢电子束焊接接头组织、缺陷特征及力学性能。电子束热源作用位置影响到接头成形,偏不锈钢0.2mm进行焊接接头成形较好。焊缝为细小枝晶组织,Fe元素含量较高,形成的ε相(Fe2Ta)和μ相(FeTa或Fe7Ta6)为弥散分布。在钽侧熔合线处ε相和μ相为层状分布,在焊接应力作用下易形成微裂纹缺陷。接头焊缝区普遍硬度较高,而钽侧熔合线处变形协调能力较差,存在裂纹源,导致接头拉伸时在该处断裂。接头抗拉强度不高,仅为255MPa。     

薄板TC4钛合金脉冲电子束焊接技术研究

脉冲电子束焊接是指将电子束流调制成脉冲方波的形式进行焊接的一种先进技术。脉冲束流能提高被焊金属蒸发率,从而提高焊接效率、增加焊缝深宽比。本文采用常规直流电子束和不同频率脉冲电子束对1.2 mm薄板TC4钛合金进行了焊接工艺试验,并对接头进行了微观组织与力学性能检测。结果表明：脉冲电子束焊接能够形成无熔合缺陷的焊缝,随着频率的增加,焊缝咬边和背面余高减小,表面成形得到改善;由于焊接热循环变化,脉冲束流可加快熔池冷却速度,细化组织晶粒;直流和脉冲电子束焊接接头拉伸时均断裂在母材区,拉伸强度不低于母材;高频脉冲电子束可提升焊接接头塑性和焊缝区、热影响区的显微硬度,频率为10 kHz时,焊接接头的断后伸长率可达14.9%,约为母材的80%,焊缝区和热影响区的显微硬度分别为375 HV和368 HV。     

TC4钛合金的电子束焊

采用真空电子束焊接工艺焊接TC4钛合金，通过显微组织观察、显微硬度测试以及进行冲击试验，分析了焊接接头显微组织、性能以及焊缝中气孔的形成。结果表明：采用真空电子束焊焊接TC4合金时焊缝中有气孔产生．焊缝金属的硬度值比母材金属的高，但冲击值低于母材的；焊缝和热影响区中较粗大的原始β相一部分转变为过饱和的针状马氏体；焊缝中心有少量的针状α＇相，并形成了编织状α组织。     

AF1410钢电子束焊接接头的腐蚀行为

针对AF1410钢电子束焊接接头,分析焊缝区、热影响区、母材区的微观组织,测试并研究各微区的电化学性能以及接头在3.5％(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为.研究表明:焊缝区、热影响区、母材区的微观组织及电化学性能互相之间均存在明显差异,热影响区的自腐蚀电位最低,母材区的自腐蚀电位最高;未经热处理的AF1410钢电子束...     

氢对TC4钛合金电子束焊接头疲劳断裂特性的影响

采用统计分析的方法研究了固溶氧对TC4钛合金电子束焊接头疲劳寿命的影响,并对接头试样的疲劳断裂位置和疲劳断口形貌进行了观察与分析.结果表明,氢显著降低了TC4钛合金试样的疲劳寿命,氢含量0.028％(质量分数)的钛合金的疲劳寿命仅为未充氢试样的一半,当氢含量增大到0.120％时,疲劳寿命降到了未充氢的五分之一.疲劳试样多数断于接头的热影响区,造成这一结果的主要原因是热影响区的组织不均匀性和氢含量相对较高.断口的形貌特征表明,氢促进了疲劳裂纹的萌生和增加了裂纹扩展的速度,导致钛合金电子束焊接头的疲劳寿命显著降低.     

30CrMnSiNi2A钢焊接接头热处理后的组织与性能

研究了30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头热处理后的组织和性能。试验结果表明，该钢电子束焊接接头焊缝为典型的粗大针状马氏体加残余奥氏体组织，HAZ（热影响区）为中温组织，经过900℃油淬加低温回火处理后，焊缝和热影响区组织转变为回火马氏体和残余奥氏体。焊态下，由于母材的强度较低，此种电子束焊接接头的拉伸试验断裂部位均在母材；经过上述热处理，母材的强度有了大幅度的提高，焊缝的强度虽然稍有降低，但伸长率提高了将近1倍，获得了良好的综合力学性能。但上述热处理后，焊缝和热影响区的冲击韧度和断裂韧度值较低，这主要是因为中碳马氏体中含碳量略高造成的。焊缝由于组织细小且均匀，与热影响区相比，具有相对较高的断裂韧度。     

Fatigue Performance of Gas Tungsten Arc, Electron Beam, and Laser Beam Welded Ti-6Al-4V Alloy Joints

Titanium alloys have been successfully applied for aerospace, ship, and chemical industries because they possess many good characteristics such as high strength to weight ratio, superior corrosion resistance, and excellent high temperature resistance. Though these alloys show reasonable weldability characteristics, the joint properties are greatly influenced by the welding processes. The evaluation and prediction of fatigue life are very important for the welded joints to avoid catastrophic failure particularly in titanium alloys. This article compares the fatigue performance of Ti-6Al-4V alloy fabricated by gas tungsten arc welding, laser beam welding, and electron beam welding processes. The resultant fatigue properties of the welded joints are correlated with the tensile properties and microstructural characteristics. Of the three processes considered the joint welded by laser beam welding exhibits higher fatigue limit when compared with the other two processes due to the presence of fine lamellar microstructure in the weld metal region.     

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％.     

工艺参数对SiCp/101Al复合材料电子束焊接头的影响

以SiCp/101Al复合材料为研究对象,采用真空电子束焊接技术,研究在不同工艺参数条件下获得接头的组织与性能.通过拉伸试验,研究不同工艺参数对获得接头力学性能的影响;利用光学显微镜观察分析不同参数条件下接头区域的金相组织;采用透射电镜观察SiC-A1界面微观结构;利用扫描电镜观察接头断口形貌;利用X射线衍射仪测定接头焊缝区的相结构.结果表明,在保证试件完全焊透的情况下,降低电子束的线能量,可在一定程度上提高接头的强度;接头中的气孔主要形成于熔合线区域,快速焊接和电子束扫描可使气孔形成受到大大抑制;进一步的修饰焊有利于提高焊接接头的质量.     

力学失配对电子束焊接接头疲劳裂纹扩展行为的影响

研究了高温合金电子束焊接接头区的疲劳裂纹扩展行为,深入分析了接头区力学失配对疲劳裂纹扩展方向及疲劳裂纹扩展速率的影响规律。结果表明,由于力学不均匀性的影响,电子束焊接接头的疲劳裂纹扩展具有不稳定性,位于高匹配焊接区的疲劳裂纹偏离原裂纹扩展方向,跨越焊接区与母材,呈复合型扩展;焊接区疲劳裂纹的集团使得裂纹尖端有效应力强度因子减小,因而焊缝区裂尖局部有效裂纹扩展驱动力下降,导致接头的疲劳裂纹扩展速率下     

TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形力学行为研究

采用高温拉伸试验研究TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形力学行为,引进变形不均匀系数K表征激光焊板超塑性变形过程中焊接接头与母材的变形不均匀性。结果表明:TC4钛合金激光焊接接头可承受高温超塑变形而不破坏,当初始应变速率低于10-2s-1时流变应力小于60MPa;接头的变形率及试样的变形不均匀系数随变形温度及应变速率的升高均先升高再降低。在900℃、10-2s-1时,接头超塑性变形率和试样的变形不均匀系数K值同时达到最高值46%和0.18,说明焊接接头具有较高的超塑变形能力,应变速率敏感性指数m值大于0.5。     

TC4-DT焊接接头组织及酸洗钝化后氢含量分析

观察和测量了TC4-DT钛合金电子束焊接接头的显微组织结构及显微硬度,分析了焊接接头不同区域经不同酸洗钝化工艺后氢含量的变化。结果表明:焊缝区硬度最高,达310 HV,热影响区硬度次之,达295 HV,基体硬度值最低,为280 HV;氢含量的测试结果显示,酸洗时间较短时,氢含量随钝化时间的延长先降低后增大;酸洗时间较长时,氢含量随钝化时间的延长先增大后降低;经过相同时间的酸洗处理后,焊接接头不同部位(热影响区、焊缝区及基体)氢含量随钝化时间的延长,变化趋势基本一致;不同酸洗钝化时间焊接试件各个部位的氢含量均满足标准规定钛合金材料内部氢含量的要求。     

铂基合金与GH3128合金电子束焊接接头组织与性能研究

采用电子束焊接技术对铂基合金与GH3128进行焊接。利用工业CT、扫描电子显微镜、显微硬度仪和材料万能试验机,研究了铂基合金与GH3128焊接接头显微组织、力学性能及断口形貌。结果表明:铂基合金与GH3128具有良好的焊接性能,焊接接头的质量良好,无缺陷,成分均一,焊缝区显微硬度在360~380之间,焊缝强度为499 MPa,断裂方式为韧性断裂,断裂位置位于铂基合金一侧。