焊后热处理对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织与性能的影响

焊后热处理可以改善线性摩擦焊接头的组织与性能。对TC11钛合金线性摩擦焊接头进行双重退火(950+530)℃处理,利用光学显微镜、扫描电子显微镜等微观分析技术研究双重退火对焊接接头组织的影响。结果表明：热处理后接头焊缝区的动态再结晶晶粒完全消失,被粗针状、条状和球状α相取代。热力影响区组织变形程度减小,晶粒长大,部分α组织球化。母材中次生α相长大,呈粗针及短棒状。接头焊缝区及热力影响区的晶粒取向在热处理后更加随机,择优取向明显降低。力学性能测试表明,焊后双重退火处理消除接头中心高硬度区,接头中心硬度较焊态接头硬度下降约50HV,热力影响区硬度较焊态接头硬度上升约30HV;焊后热处理对接头拉伸强度没有显著影响;热处理后接头冲击韧性达到61.3 J·cm^-2,相比焊态提高约80%,与母材的冲击韧性接近。     

焊前及焊后热处理对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织性能的影响

目的 研究焊前及焊后热处理（950 ℃+1 h+AC/540 ℃+6 h+AC）对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织演变和力学性能的影响。方法 采用光镜、扫描电镜、显微硬度及拉伸试验对不同热处理条件下的接头进行了组织分析和力学性能测试。结果 金相结果表明,焊前热处理对焊接过程中接头的组织演变影响较小。在焊态和焊前热处理接头的焊接中心区域（WCZ）观察到类似的马氏体组织,但明显的热影响区域只能在焊前热处理接头中找到。焊后热处理后,WCZ中的马氏体组织转变为网篮组织,热力影响区（TMAZ）的初生α和转变β晶粒均有一定程度的长大。力学性能结果表明,焊前热处理可以提高整个接头的显微硬度,但硬度分布趋势与焊态接头的分布趋势相似。结论 焊后热处理可以降低WCZ和TMAZ的显微硬度,但母材的显微硬度有所提高。焊前和焊后热处理都可以提高接头抗拉强度,但会降低接头伸长率,特别是在焊前热处理条件下。     

热处理制度对TC17钛合金线性摩擦焊接头组织及力学性能的影响

本工作针对航空发动机整体叶盘常用材料TC17钛合金进行线性摩擦焊试验研究,主要通过OM、SEM、显微硬度和常温拉伸试验方法对不同热处理状态下接头组织的形貌和力学性能进行分析.研究发现,由于焊接过程中复杂的热力耦合作用,接头组织形成了典型的焊缝区、热机影响区和热影响区,且焊接接头性能显著降低;而经过焊后热处理,由于亚稳定β相和亚稳定α相分解,析出弥散分布的针状α相使接头性能大幅提高,常温拉伸都断于母材处;并且弥散分布的针状α相的强化效果与热处理温度密切相关,通过合理热处理制度可以实现TC17线性摩擦焊接头强度和塑性的合理匹配,提高接头的综合性能.     

TC4钛合金线性摩擦焊接头的组织与硬度分析

采用线性摩擦焊焊接TC4钛合金,对焊态下接头的显微组织及硬度进行了分析与测试。结果表明：焊接接头可分为母材区、热机影响区和焊核区。热机影响区组织由母材至焊核区依次为等轴α相和层片状（α＋β）相沿受力方向被拉长组织、纤维状组织中伴有等轴状α和层片状（α＋β）再结晶晶粒、针状α’和少量的α再结晶组织。焊核区组织为针状α’,而且纵向由中心至边缘组织逐渐粗大。垂直于焊缝方向由母材过渡到焊缝中心硬度逐渐由360HV增大到390HV左右,焊核区纵向硬度由中心向边缘逐渐减小到330HV左右。     

热处理对同质异态TC17钛合金线性摩擦焊接头的影响

对TC17(α+β)和TC17(β)钛合金进行线性摩擦焊及焊后热处理试验,运用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察接头各区域的微观组织变化,采用轮廓法测试接头残余应力分布情况,分析了热处理对接头的微观组织、残余应力及力学性能的影响。结果表明：焊接过程中焊缝区发生了相变及动态再晶界过程,形成亚稳定β相;两侧热力影响区初生α相严重变形,针状α相完全溶解。经过热处理,亚稳定β相分解为稳定的α+β相,板条状α相在晶界析出,针状α相在晶粒内部析出,变形α相发生不同程度的分解。轮廓法测试结果表明,接头沿振动方向的应力呈双峰分布,接头热力影响区处拉应力峰值达到最大约360 MPa,焊缝中心拉应力值约140 MPa,经过热处理,接头沿振动方向拉应力值降低至50 MPa以下。经过热处理后接头微观组织更加均匀,并且接头残余应力得到消除,接头拉伸及疲劳性能得到明显改善。     

焊后热处理对Ti17线性摩擦焊接头组织及力学性能的影响

目的 获得双态组织Ti17钛合金线性摩擦焊接头合适的焊后热处理(PWHT)工艺,以满足该合金在航空发动机整体叶盘线性摩擦焊工程中的应用要求.方法 选用3种热处理温度(600,620,640℃)对接头进行PWHT,利用光镜(OM)及扫描电镜(SEM)观察分析接头微观组织,利用拉伸试验机及显微硬度计测试分析接头力学性能.结...     

TC11钛合金线性摩擦焊界面微观组织演变

为了探明TC11钛合金线性摩擦焊过程中界面金属微观组织演变规律,采用光学显微镜和扫描电镜来研究飞边与接头的微观组织。结果表明,线性摩擦焊界面演变过程可依次分为摩擦磨损、黏着剪切、界面金属形成金属键连接并发生大变形、动态再结晶四个阶段。当摩擦时间足够长时,整个摩擦界面温度趋于均匀,在界面上将形成一层厚度均匀的塑性金属层,α相完全转变为β相,并且初生β相晶粒将发生动态再结晶过程。随着摩擦时间的延长,界面温度升高,初生β相动态再结晶晶粒尺寸增大。     

热处理温度对TC17(α+β)/TC17(β)钛合金线性摩擦焊接头组织及力学性能的影响

对TC17(α+β)/TC17(β)钛合金线性摩擦焊接头进行热处理实验,采用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度仪等检测手段,研究不同热处理温度对焊接接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:焊态下,接头焊缝区发生再结晶,界面处为亚稳定β相组织,显微硬度低于母材,接头高周疲劳强度为345 MPa。TC17(α+β)侧热力影响区因焊接速率过快,残留了大量的初生α相。经过焊后热处理,亚稳定β相分解,焊缝析出弥散的(α+β)相。随着热处理温度的升高,细小的次生α相长大,部分发生球化。热处理后,因亚稳定β相分解,焊缝及热力影响区的显微硬度大幅度升高,接头疲劳强度平均提高65 MPa;随着热处理温度的升高,接头热力影响区的断裂韧度增加。     

异质钛合金线性摩擦焊接头界面行为分析

在线性摩擦焊机上进行了TC4/TC17异质钛合金线性摩擦焊实验研究.焊后利用光学显微镜、扫描电镜以及透射电镜等对焊接接头界面微观组织进行了分析.结果表明,线性摩擦焊接头界面结合良好,通过对接头焊缝界面及热机械影响区组织特点的分析发现,在摩擦焊接过程中焊缝区在热力耦合作用下界面温度超过β相变温度,在焊后冷却过程中发生相变...     

焊后热处理对7055-0.1Sc铝合金搅拌摩擦焊接头的组织与力学性能的影响

对11 mm厚的7055-0.1Sc-T4铝合金板材进行搅拌摩擦焊接,研究了焊后热处理对接头的组织和力学性能的影响。结果表明,热处理前接头的硬度分布呈“W”形,接头前进侧和后退侧都有一个最低硬度区,强度系数为63.0%～73.8%,拉伸断口位于后退侧最低硬度区。焊后人工时效(120℃×24 h)热处理使焊核的硬度提高,但是不改变接头最低硬度区的硬度,对拉伸性能和断裂行为的影响甚微。焊后的固溶(470℃×1.5 h+水淬)+人工时效(120℃×24 h)(T6)热处理不改变低焊速接头的晶粒组织,但是使高焊速接头焊核区底部的晶粒异常长大;T6热处理使接头各区域原有的沉淀相溶解,重新生成细小均匀的η’和η(MgZn₂)沉淀相,使其硬度显著提高;T6热处理使接头沿“S”线附近出现微小的孔洞、在拉伸过程中沿“S”线开裂、其抗拉强度比焊接态大幅度提高,达到母材强度的87%,但是其塑性严重降低。     

中间层Ni对TC4/2A14异种金属搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

目的 添加0.05 mm厚的Ni箔作为中间层,对3 mm厚的TC4钛合金和2A14铝合金进行搅拌摩擦焊,分析Ni对接头力学性能的影响。方法 采用扫描电镜、EDS能谱及XRD衍射等微观表征分析方法,对焊接接头的断口形貌、成分进行分析,探究Ni箔对焊接接头力学性能的影响。结果 由于钛合金和铝合金存在较大的物理化学性能差异,Ti/Al异种金属焊接性较差,界面容易产生TiAl3、TiAl、Ti3Al等金属间化合物,其中脆性相TiAl3对接头性能的影响最大,会导致综合力学性能下降。当加入中间层材料Ni后,由于Ni与Al晶体结构均属于面心立方,因此Ni与Al的扩散系数大于Ti与Al的扩散系数,Ni和Al之间优先形成金属间化合物且弥散分布于焊缝中,从而缩短了Ti与Al之间的相互扩散时间,减少了TiAl3相的生成。结论 在未添加中间层材料时,接头平均抗拉强度为237.3 MPa,约为2A14铝合金母材抗拉强度的56.7%;当添加中间层Ni后,对焊缝中金属间化合物的种类和数量进行了调控,减少了对性能影响最大的TiAl3相的生成,接头平均抗拉强度达到285.3 MPa,为2A14铝合金母材抗拉强度的68%。     

异种金属摩擦焊接头焊后热处理工艺的确定

通过分析NiCr20TiAl与4Cr9Si2摩擦焊的焊接性,对接头焊后热处理制度进行了试验研究。试验结果表明,立即油冷和650℃/45min回火可改善接头的强韧性能,使弯曲角达到67°以上,弯曲载荷达到139kN以上。     

焊后热处理对7A04铝合金水下搅拌摩擦焊接接头组织性能的影响

对7A04铝合金板进行水下搅拌摩擦焊接(Submerged Friction Stir Welding,SFSW),并对焊接接头进行焊后热处理(Post Weld Heat Treatments,PWHT),研究焊后热处理对接头组织性能的影响。结果表明:焊后热处理接头呈现出弥散分布的细小析出相形貌,明显优于SFSW接头呈现出的少量析出相分散分布的特征。与SFSW接头相比,焊后热处理明显改善接头的力学性能。接头焊核区的平均硬度值提高了39.7HV,抗拉强度提高了67MPa,达到母材抗拉强度的96.1%,接头的应变硬化能力增强,拉伸断口呈现微孔聚合和解理混合断裂特征。     

TA19/TB2异质钛合金线性摩擦焊试验研究

目的 探究TA+TB钛合金组合的线性摩擦焊（LFW）接头组织及力学性能特点。方法 进行了TA19/TB2异质接头LFW焊接试验。利用光学显微镜及扫描电镜观察分析了接头微观组织特征,利用拉伸试验机及显微硬度计测试分析了接头力学性能。结果 TA19侧焊缝区为动态再结晶形成的等轴细晶组织,晶内析出了针状α''及细小片层α,热力影响区晶粒发生了不同程度的变形,在近焊缝较宽范围内形成水平流线形貌;接头中部界面TA19侧形成了直径约为2~3 μm的细小等轴晶;TB2侧焊缝区由动态再结晶形成的等轴晶及部分变形晶粒组成,热力影响区晶粒变形程度较低未形成流线形貌。接头界面两侧组织特征具有不同程度的强化效果,TA19侧从母材区到界面显微硬度值逐渐增大,TB2侧焊缝及热力影响区显微硬度值略高于母材;接头拉伸强度与TB2母材相当。结论 说明TA19与TB2钛合金可通过LFW获得可靠连接。     

Effect of Post-weld Heat Treatment on Properties of Friction Welded Joint Between TC4 Titanium Alloy and 40Cr Steel Rods

Dissimilar metal joining of Ti–6Al–4V(TC4) titanium alloy to as-rolled 40 Cr steel rods was conducted with friction welding, and the effect of post-weld heat treatment(PWHT) on the microstructure and mechanical properties of the resultant joints was investigated. The average tensile strength of the as-welded joints reached 766 MPa and failure occurred in 40 Cr steel base metal. However, after PWHT at 600 °C for 0.5, 1, 2 and 3 h, the tensile strength of the joints decreased and fracture happened through the interface with quasi-cleavage features. The bending angle of specimens was improved from 9.6° in as-welded state to 32.5° after PWHT for 2 h. The tensile strength of the joint was enhanced by martensitic transformation near the interface in as-welded state. Sorbite formed near the interface in PWHT state and improved the bending ductility of the joint. Ti C brittle phase formed at the interface after PWHT for 0.5 h and deteriorated the tensile strength and bending ductility of the joint. After PWHT for 2 h, no Ti C phase was detected at the interface. The microhardness on the interface in as-welded state was higher than that after PWHT, indicating that the decrease of microhardness around the interface could be accompanied by degradation of tensile strength but improvement of bending ductility of the joints.     

12 mm厚TC4钛合金激光-MIG复合焊接头组织与性能研究

目的 探究TC4激光-MIG复合焊接头显微组织与基本力学性能之间的联系,分析接头不同区域的断裂行为。方法 利用激光-MIG复合焊制备TC4钛合金对接接头,采用光学显微镜和扫描电镜观察接头焊缝区、热影响区及母材的显微组织,在室温下进行了显微硬度测试、拉伸性能测试与断裂韧性测试,并对试样断口进行了观察分析。结果 接头的焊缝区组织为粗大的β相柱状晶,晶内纵横分布着αʹ针状马氏体和针状α相,靠近焊缝一侧的热影响区则由针状αʹ相、α集束与少量细小的块状α相构成。随着远离焊缝中心,母材侧热影响区组织转变为块状的α相、少量α集束及初生β相,并最终趋于与母材组织相似。热影响区的显微硬度值达到最大,这是因为该区域存在比焊缝区更为细小的针状αʹ相。接头的平均抗拉强度和断后伸长率分别为1 020.22 MPa和7.38%。接头在拉伸时主要在焊缝区发生断裂。焊缝区展现出比母材区和热影响区更优异的断裂韧性,平均值为87.14 MPa.m^1/2,焊缝区内纵横交错的网篮组织与集束是其断裂韧性较高的主要原因。结论 在TC4钛合金的激光-MIG复合焊过程中,针状α相和αʹ马氏体的存在会提高焊缝的显微硬度和断裂韧性,但相较于母材塑性没有提升,通过调控焊缝区显微组织结构,可以获得所需性能的接头。     

TC4钛合金焊接接头组织不均匀性与疲劳性能

对TC4钛合金电子束焊接四种典型熔凝区形状(钉形、漏斗形、楔形和钟罩形)焊接接头的微观组织进行了观察分析,并采用多晶局域梯度模型表征焊缝组织不均匀性,通过疲劳实验,建立焊接接头的组织不均匀性和疲劳性能的关系。结果表明:焊缝上端纵向柱状晶长度尺寸梯度变化较大的楔形形貌焊接接头疲劳寿命较低,梯度变化较小的钟罩形焊缝形貌接头疲劳寿命较高;疲劳裂纹多萌生于横向区域硬度梯度变化较大的热影响区和熔合线区域。