TC4钛合金线性摩擦焊接头组织和力学性能

文中阐述了线性摩擦焊的原理、特点,并针对TC4钛合金线性摩擦焊接头组织和力学性能进行了研究.对比分析TC4钛合金线性摩擦焊接头焊态和焊后热处理态的接头组织和力学性能.结果表明,焊接接头共分为母材、热力影响区和焊缝区三部分;TC4钛合金的接头(包括焊态和焊后热处理态)抗拉强度和屈服强度均达到母材的90%以上;焊缝中心的硬度值最高,焊后热处理能使接头的硬度分布更加均匀.     

连续驱动摩擦焊制备钛合金管件

采用连续驱动摩擦焊制备了Ti6246钛合金、TA2纯钛管材及TC4钛合金盲孔管,分析了焊接工艺参数对飞边形貌的影响,着重分析了焊接接头在热处理条件下的组织特征与力学性能。研究结果表明,在该研究试验的焊接工艺参数范围内,焊接工艺参数对焊接接头的性能影响很小;Ti6246管材及TA2管材的摩擦焊系数可达0.99;,摩擦焊可以破碎焊合区组织,焊合区组织明显比母材细小;摩擦焊后TC4盲孔管焊合区的组织类型发生改变,从魏氏体组织变为网篮组织,抗拉强度降低60 MPa,但焊接系数仍可达0.94,塑性和韧性优于母材。     

大截面钢/铝异种金属摩擦焊接工艺研究

采用连续驱动摩擦焊技术对大截面铸态纯铝与Q235钢异种金属进行了焊接工艺试验,通过扫描电镜(SEM)分析接头和断口形貌,测试接头力学性能及其电阻率,得到了纯铝与Q235钢焊接接头的力学性能与焊接参数的关系。结果表明,大截面铸态纯铝与Q235钢间具有良好的摩擦焊接性,焊接界面宏观断口呈均匀银灰色,焊接情况良好,具有100%焊合的特征;采用优化焊接工艺参数施焊的焊接接头力学性能可以达到或超过铝侧基材;接头电阻率介于两侧母材电阻率之间。     

TC4钛合金摩擦焊接头的力学性能及显微组织

对钛合金TC4（Ti-6Al-4V）摩擦焊接性能进行了较详细的试验分析。结合摩擦焊接参数的优化选择,叙述了该合金摩擦焊接过程的特点,讨论分析了其焊接接头的力学性能及焊合区的显微组织结构。试验结果表明,该合金具有良好的摩擦焊接性,在无特殊保护措施的条件下,优化工艺,可获得良好的焊接接头。由于TC4钛合金导热系数小,热塑性高,容易氧化,摩擦焊亦选用较小的规范参数。焊合区硬度略低于母材,拉伸度样断于母材,拉伸、冲击断口均表现出明显的韧性断裂特性。力学性能数据表明,用优化的规范参数,TC4钛合金可获得等强、等韧甚至超强、超韧于母材的摩擦焊接接头。TC4钛合金摩擦焊接接头焊合区组织为细密的网蓝状组织,焊合区与母材过渡区为双态组织。     

TC4钛合金搅拌摩擦焊连接组织形貌研究

使用搅拌摩擦焊技术成功地实现了TC4(Ti-6Al-4V)钛合金的有效连接,并对焊接接头组织进行了研究.结合TC4钛合金搅拌摩擦焊的特点,分析了TC4钛合金搅拌摩擦焊接头焊合区的组织形貌及特征.结果表明:TC4钛合金搅拌摩擦焊接头焊合区组织为细密的等轴晶组织,焊接过程中焊缝最大温度并未超过相变温度,且经历了很大的塑性变形.焊缝与母材过渡区域存在大量α/β界面相及界面产物,α/β界面相及界面产物会对接头力学性能造成不良影响,应进行焊后热处理予以消除.     

热处理对TC4/TC17线性摩擦焊接头组织与性能的影响

研究了热处理温度对TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接接头的组织和力学性能的影响。结果表明:在焊态下,接头焊合区TC17一侧为亚稳态的β相;TC4一侧为针状马氏体;界面处为细小的针状马氏体组织。经过热处理后,焊合区TC17一侧亚稳态β相析出细小的层片状α相,随着热处理温度的增加α相发生长大,片层厚度增加;焊合区TC4一侧经热处理后显微组织无明显变化。在本实验热处理温度范围内,热处理使焊合区TC17显微硬度增加,但随着热处理温度的升高,显微硬度下降。热处理对焊合区TC4一侧显微硬度无明显影响。     

钛合金线性摩擦焊接头动态再结晶规律研究

针对TC4/TC17异种钛合金进行了线性摩擦焊试验,利用光学显微镜与扫描电镜对焊接接头各区域的微观组织进行了分析,并采用透射电镜分析了钛合金线性摩擦焊接头焊合区的动态再结晶规律。结果表明:在焊接升温的过程中,TC4/TC17钛合金线性摩擦焊焊缝区已经达到β转变温度。在热和力的作用下,焊缝中心处金属发生动态再结晶,生成了细小的等轴晶粒。由于焊合区在共生晶粒形成之后又经历了强塑性变形,焊合区的晶粒内部产生了高密度的位错。位错运动形成亚晶界,焊合区形成亚晶粒,并以亚晶粒为形核核心,发生动态再结晶过程。     

A508-3钢回火焊道接头组织和性能

文中针对A508-3钢,采用镍基合金焊条Ni690在其表面实施了异种材料的回火焊道焊接技术,分析了异种材料回火焊道焊接接头组织和性能,并与常规焊接工艺+590 ℃×2 h焊后热处理的焊接接头进行了对比。试验结果表明,常规焊接工艺+焊后热处理的接头硬度虽然粗晶区硬度明显降低,但是马氏体带的硬度降低不明显,而采用回火焊道焊接技术的焊接接头粗晶区和马氏体带的硬度均明显降低;回火焊道技术可以同时软化粗晶区和熔合区,其中粗晶区硬度约为热处理效果的73%～89%,但是获得的接头硬度均匀性更佳。从试验结果来看,能够免除焊后热处理的回火焊道焊接技术是大型结构部件焊接修复或制造时理想的焊接方法。     

TC4钛合金焊接接头中压电子束局部热处理技术

电子束局部热处理技术是对整体热处理的一种有益补充,针对TC4钛合金进行中压电子束局部热处理研究。电子束局部热处理后TC4钛合金接头的组织形态与电子束焊态基本相同,但焊缝区的晶粒组织略有细化,焊缝区显微硬度也得到了改善,电子束局部热处理后焊接接头的拉伸力学性能均高于焊态。优化的电子束局部热处理工艺完全可以使TC4钛合金接头的组织力学性能超过焊态。     

焊后热处理对铝/钢焊接接头组织和显微硬度的影响

选用脉冲旁路耦合电弧焊以ER4043铝合金丝作为填充材料进行铝/钢异种金属的搭接焊,焊接接头分别在270℃和350℃下进行焊后热处理。采用扫描电镜观察焊接接头微观组织,使用能谱仪和显微硬度测试仪测试热处理前后焊接接头不同区域合金元素的扩散情况和硬度分布情况。结果表明:焊后热处理会使焊接接头中的合金成分产生均匀化扩散,350℃热处理后焊接接头焊趾区生成了一层金属间化合物Fe_2Al_5Zn_(0.4);270℃热处理后焊接接头焊缝金属组织的硬度分布均匀,焊趾区组织硬度变化较小,这有利于防止焊接接头产生应力集中、提高焊接接头的力学性能。     

异种合金惯性摩擦焊的研究现状

文中针对钢与其他合金、铝合金与其他合金、钛合金与其他合金、高温合金与其他合金的惯性摩擦焊的研究现状进行了阐述。主要对惯性摩擦焊的工艺参数选取、端面设计、焊前预热、焊后热处理等研究内容进行了综述。并对异种合金惯性摩擦焊存在的问题进行了分析总结。结果表明,采用合理选择工艺参数、设计不同形状的端面、添加中间过渡层、焊前预热处理、焊后热处理等方法获得强度与母材相当、焊接质量较好的接头。建议在后续的研究中,结合数值模拟对异种合金惯性摩擦焊的工艺参数及端面设计进行优化,对接头的元素分布及新相形成的种类与数量进行调控,对焊接界面金属的流动行为进行深入研究,以获得具有综合性能较好的异种合金惯性摩擦焊接头。     

7075/TC4异种金属CMT Advanced+P熔钎焊特性分析

基于CMT Advanced+P焊接方法,以ER5356铝合金焊丝对7075铝合金和TC4钛合金组成的搭接接头进行熔钎焊试验,并对接头进行微观组织及力学性能分析.结果表明,焊接接头主要由焊缝区、铝合金侧热影响区和钎焊界面区组成;焊缝区主要是等轴晶;铝合金侧热影响区的晶粒表现出轧制特性,并在晶界附近析出大量金属间化合物;...     

TC4钛合金与LD10铝合金感应摩擦焊接头的组织与性能

利用感应电磁场对焊接过程热与物质流动作用,改善异种金属摩擦焊接头的组织与性能。采用光学金相、扫描电镜及室温拉伸实验与对比分析的方法,研究了外加电磁场对弱磁性材料TC4钛合金与LD10铝合金摩擦焊接头焊合区的显微组织、主要合金元素扩散行为及室温力学性能的影响。结果表明:外加电磁场作用使TC4钛合金与LD10铝合金摩擦焊接头铝合金侧动态再结晶区宽度增大;同时,感应电磁场通过影响摩擦副合金材料内部电子密度状态等,促进了摩擦焊接过程中主要合金元素Al和Ti在焊合区的扩散过程,并且提高了TC4钛合金与LD10铝合金摩擦焊接头的拉伸强度。其中,外加电磁场在顶锻保压阶段的影响更为明显。     

LF6防锈铝与HR-2抗氢不锈钢摩擦焊接

通过试验研究了铝合金系列含镁量最高的LF6防锈铝与HR-2抗氢不锈钢异种材料摩擦焊接头的组织与性能,探讨了其摩擦焊接性。经焊前对焊接界面的特殊处理,清除了LF6与HR-2待焊接表面上的氧化膜,并采用以纯铝为介质的三元摩擦焊接工艺方法,避免或减少焊接界面上金属间化合物的生成,所焊接制品的抗拉强度可以达到或超过LF6防锈铝母材所要求的供货状态σb≥270MPa的技术要求。     

钛合金线性摩擦焊接头形成机制

采用扫描电镜和透射电镜研究TC11同种及TC11与TC17异种钛合金接头微观组织,以探明线性摩擦焊接头形成机制.结果表明,同种钛合金线性摩擦焊接头形成过程与异种钛合金明显不同,这主要是由于二者产热行为不同所致.同种钛合金焊接时,刚开始阶段是以摩擦产热为主,界面形成金属键连接后界面金属的变形产热将占主导.异种钛合金焊接时,刚开始阶段也是以摩擦产热为主,而当界面形成金属键连接后TC11一侧金属的变形产热将是接头热输入的主要来源.随着热量向TC17一侧金属的传导,TC17将发生大变形,接头热输入以TC11与TC17的共同变形产热为主.     

纯铝中间层厚度对铝/钢点焊接头性能的影响

采用纯铝作为中间层对铝合金与低碳钢进行了电阻点焊,分析中间夹层厚度对界面反应层厚度和接头抗拉强度的影响。在钢/中间夹层界面观察到有界面反应层生成,其主要由靠近钢侧的Fe2Al5和靠近中间夹层铝侧的FeAl3两种金属间化合物组成。与不加中间夹层相比,利用纯铝作为中间夹层点焊的铝合金与低碳钢的接头具有较薄的界面反应层和较高的接合强度。随着中间夹层厚度的增加,界面反应层厚度逐渐减小,而接头抗拉强度则呈增大趋势。结果表明,采用纯铝作为中间夹层点焊铝合金与钢具有一定的有效性。     

TC17钛合金线性摩擦焊接头组织及力学性能分析

针对固溶时效态TC17钛合金焊态及焊后热处理态线性摩擦焊接头,进行显微组织及力学性能对比分析. 结果表明,焊态时焊缝组织发生了回复与再结晶,由于焊后冷却速度较快,生成了亚稳定β相,焊缝区发生了软化;热力影响区组织沿受力变形方向拉长、细化、交替呈带状分布,加工硬化程度较高,显微硬度明显高于其它区域;热影响区由于二次次生α相基本溶解于亚稳定β相,导致显微硬度显著降低. 经过焊后热处理,亚稳定β相发生时效分解,析出了弥散程度更高的针状次生α相使得焊接区硬度大幅度提高. 由于亚稳定相的生成,焊态接头发生软化,拉伸均断裂在焊缝区,抗拉强度达到母材强度91.8%,断口呈脆性断裂形态;焊后热处理态接头由于二次次生α相的析出,起到弥散强化的作用,拉伸试验均断在母材,断口呈典型韧性断裂形态.     

异质TC17线性摩擦焊接头焊后时效处理组织与性能

线性摩擦焊是制造航空发动机整体叶盘的关键技术. 通过光学显微镜、扫描电镜、电子式万能试验机及显微硬度仪对比分析了TC17(α + β)/TC17(β)钛合金线性摩擦焊接头焊态及不同时效温度下接头的组织与性能. 结果表明,焊态下焊合区及附近区域的微观组织为过冷β细晶,硬度最低;经焊后时效处理,析出了细小针状α相,硬度升高. 焊后时效温度为400 ℃时,焊合区及附近区域的硬度值明显提高,焊接区脆化. 焊后时效温度为630 ℃时,接头弯曲角度最高,但强度降低. 综合焊接接头的硬度、弯曲与拉伸性能优化出的焊后时效温度为550 ℃. 接头弯曲角度和抗拉强度分别达到母材的36%和95%. TC17(α + β)侧热力影响区( thermal-mechanical affected zone,TMAZ)受力后微观塑性变形更均匀,其强塑性能均优于TC17(β)侧TMAZ. 接头的弱化区对应于TC17(β)侧TMAZ硬度变化梯度及组织梯度最大的区域. 相比母材,接头的塑性损失比强度损失要大得多.     

薄板TC4钛合金TIG电弧和激光焊接接头晶粒尺寸与微观组织

对薄板TC4钛合金进行TIG电弧和激光焊接技术研究,重点分析了TIG焊接电流、焊接速度和激光输出功率对TC4钛合金焊接接头晶粒尺寸、微观组织和显微硬度的影响规律. 试验结果表明,在实现薄板TC4钛合金完全熔透的条件下,激光焊接具有更小热输入,接头焊缝区和热影响区宽度也显著降低. TIG焊接接头晶粒尺寸随热输入增加,呈现增加趋势. 随距焊缝中心位置增加,焊接接头晶粒尺寸均逐渐降低. TC4钛合金激光焊接接头焊缝区呈现魏氏组织特征,针状α'马氏体细小. 近缝热影响区组织为网篮状α'马氏体,而近母材热影响区为未转变α相和针状α'马氏体的双相组织. 随距焊缝中心位置增加,马氏体生成量逐渐减少,焊缝显微硬度值呈现降低趋势;同时相比于TIG焊接,TC4激光焊接接头具有更高的显微硬度.