扫描预热对Ti2AlNb电子束接头组织及拉伸性能影响

采用电子束扫描对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金进行了250～550℃的预热及电子束焊接工艺试验,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对接头显微组织特征进行了分析,分析了不同预热温度下焊缝的组织形貌,研究了预热对接头成形及其室温、高温拉伸性能的影响.结果表明,随着预热温度升高,焊...     

焊接电流对Ti2AlNb/TC18焊接界面性能及元素扩散的影响

采用真空电子束焊接对Ti2AlNb和TC18合金进行连接,研究了不同焊接电流时焊接界面的性能及元素扩散情况。结果表明:焊接接头在室温和高温下均获得了较高的抗拉强度。采用同一电流焊接时,TC18侧热影响区的显微硬度值高于该合金基体却低于该侧焊缝区,而Ti2AlNb合金侧热影响区的显微硬度值均高于该侧焊缝区和Ti2AlNb合金基体;在28 mA的焊接电流下,焊接界面的整体显微硬度值均较高,这是因为焊接界面形成了含量较多且尺寸较小的α′马氏体和O相,对界面起到了强化作用。在不同的焊接电流下,合金元素均在焊缝和两侧母材交界处存在较大的浓度梯度,其原因是焊缝金属的快速凝固使得各合金元素没有足够的时间和能量进行充分扩散。     

变形温度对Ti2AlNb/Ti60双合金焊接接头组织性能的影响

研究了近等温锻造温度对Ti2A1Nb/Ti60双合金焊接接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:经不同温度近等温变形及相同热处理后,Ti2A1Nb/Ti60双合金试样焊缝组织得到明显细化,强度和塑性得到提高,均高于基体Ti60合金;随着变形温度的升高,Ti60合金热影响区显微组织中初生等轴α相逐渐减少,β转组织增多,片状α相变短变粗.因此,合金的室温拉伸强度逐渐升高,塑性逐渐下降;变形温度为1010℃的试样,其焊缝熔合区显微组织较为均匀,塑性相B2含量较多,焊件室温及600℃高温拉伸均表现出较好的强度与塑性匹配.     

Ti2AlNb合金板材的电子束焊接

采用电子束焊接工艺研究Ti-22Al-24Nb-1Mo合金厚度为0.6 mm冷轧板的焊接性,用电子探针观察焊后焊接接头处的合金元素分布情况,通过光学金相显微镜、扫描电镜和透射电子显微镜对等对焊后及焊后热处理的焊接接头区域显微组织演变和相组成的变化进行了分析,利用维氏显微硬度计测试焊后及焊后热处理的焊接接头区域的显微硬度.结果发现:该合金板材具有良好的焊接性能,焊接接头未产生焊接缺陷;Al元素有一定程度的烧损,焊缝熔合区由柱状B2相晶粒组成;经焊后热处理,熔合区组织转变为(O+β)网篮组织;焊后及焊后热处理均为热影响区的硬度值最高;经焊后热处理,焊接接头的硬度显著提高.     

TC4/TC17电子束焊接接头组织及高温拉伸性能研究

针对TC4/TC17异种钛合金开展电子束焊接研究,并进行了高温(400℃)拉伸试验。结果表明,在焊接热循环作用下,热影响区和焊缝组织与母材相比发生了显著变化;TC4侧热影响区组织为马氏体;TC17侧热影响区则是亚稳定β相,焊缝处观察到粗大的柱状晶。TC17母材硬度高于TC4母材硬度,焊缝中心硬度最高。在400℃下,TC17母材的抗拉强度最好;焊接接头的抗拉强度与TC4母材的相当;TC4/TCI7电子束焊焊接接头的断口表面存在尺寸较大,少而浅的韧窝,韧窝形状呈椭圆形,表现出较好的塑性。     

热处理对Ti2AlNb/Ti60双合金接头组织及性能的影响

以连接加变形后的Ti2AlNb/Ti60双合金为对象,研究锻后不同热处理制度对双合金接头显微组织和力学性能的影响.结果表明:热处理制度对Ti60合金侧热影响区的相组成影响较小,但对相的形态、尺寸和数量具有一定的影响;随着固溶温度的升高或固溶时间的延长,双合金试样的强度增加,塑性下降;经过990℃/1h+750℃/4h热处理后的Ti2AlNb/Ti60双合金焊缝组织得到优化,强度和塑性均高于Ti60合金基体,双合金试样在室温及600℃高温均表现出较好的强度与塑性匹配.     

热处理工艺对Ti2AlNb合金棒材显微组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及万能试验机研究了不同热处理工艺对Ti2AlNb合金显微组织及室温、高温力学性能的影响.结果 表明,该合金经980℃退火处理后,针状O相演变成片层状O相,等轴oα2相边缘的Rim O相析出增多,显微组织为B2基体+等轴α2+等轴O相+片层状O相+RimO相组织.相比锻态和不同固溶时效态试样,98...     

TC4钛合金电子束焊接接头高温性能与组织

通过高温拉伸试验、高温持久拉伸试验以及金相分析对TC4钛合金电子束焊接接头的显微组织和高温性能进行了研究.结果表明,用电子束焊接TC4钛合金可获得高温性能良好的焊接接头,其焊接接头的高温抗拉强度为630 MPa,与母材相当.高温持久拉伸时焊接接头在400 ℃下100 h的持久强度大于600 MPa,不低于TC4钛合金母材同等条件下的持久强度.TC4钛合金母材室温下的组织为典型的轧制状态组织,即拉长了的针状α β组织,焊缝组织是由原始β相转变而成的α'相,即针状马氏体.经高温拉伸和高温持久拉伸后焊缝晶粒均明显长大,但其晶粒的长大程度与高温持续时间无关.     

TC18钛合金手工TIG焊与电子束焊焊接接头的组织与性能对比

进行了TC18钛合金手工TIG焊和电子束焊工艺试验,对该合金在两种不同性能焊接工艺下焊接接头的组织和性能进行对比分析。结果表明,在相同的热处理条件下,TC18钛合金TIG焊焊缝得到口基体上分布着片状α组织,接头强度达到母材的80.5%,断后伸长率为母材的23.6%,焊缝具有较高的冲击性能,达到母材的95.2%,其热影响区的韧性为母材的44.7%;电子束焊焊缝得到β晶粒内分布着短片状α相组织,其接头强度与母材等强,断后伸长率为母材的29.7%,焊缝与热影响区具有相同水平的冲击性能,分别达到母材的55.5%和55.8%。     

电子束局部热处理对TC4钛合金焊接接头组织和性能的影响

通过对14.5 mm厚TC4钛合金平板电子束焊接接头的局部热处理,研究了电子束局部热处理对钛合金电子束焊接接头组织、硬度和拉伸性能的影响.结果表明,电子束局部热处理后扫描区内的母材组织晶粒粗化长大,α相在原始β晶界处长大的同时,以层片状或针状的α形态向β晶内生长.局部热处理后冷却速度的降低使焊缝组织中的针状马氏体在分解析出β相的同时转变为α相,变短变厚的α相相互交错排列.另外,局部热处理消除了焊缝和热影响区的硬度突变.同焊后状态相比,局部热处理后焊接接头的整体性能沿焊缝垂直方向得到了均衡和提高,拉伸试样的断裂位置由焊后状态时的热影响区和母材的交界处转移到未经历热处理的母材区域.     

焊接电流对Ti3Al/TC11连接界面拉伸性能及组织的影响

采用真空电子束焊接对Ti3Al基合金(Ti-24Al-15Nb-1.5Mo,at%)和TC11合金进行连接,研究不同焊接电流时Ti3Al/TC11连接界面组织和性能的变化规律。结果表明,无论所采用的焊接电流大或小,焊缝的横向截面形貌均为不对称漏斗状,中部呈细长而狭窄的条柱状。随着焊接电流的增大,整条焊缝变宽,焊缝及两侧热影响区的组织相对更粗大,尤其是焊缝的变化更为明显。其漏斗状处的组织为典型铸态柱状晶,中心区域的组织与原始组织相比显得非常粗大。当采用18～21 mA的焊接电流进行连接时,Ti3Al/TC11双合金试样的综合力学性能相对较好,表明焊接界面具有良好的完整性,这与连接界面宽度较窄、过渡较均匀,且连接界面组织相对较细小有关。     

热处理工艺对TC18电子束焊焊接接头力学性能的影响

采用普通退火、去应力退火、双重退火3种焊后热处理工艺对TC18钛合金电子束焊接接头进行焊后热处理,分别检测母材、接头的拉伸、冲击等力学性能,试验结果表明,采用双重热处理工艺的TC18母材与电子束焊接接头,具有较好的抗拉强度、屈服强度、冲击韧度。对于采用双重热处理工艺的TC18电子束焊接接头,进行疲劳寿命检测,发现经双重热处理后的TC18钛合金电子束焊接接头有较好的高周疲劳性能,在应力比为0.1的拉-拉耐疲劳试验中,经过1000万次循环试验后,焊接接头的疲劳极限为490MPa。     

变形温度对异种钛合金电子束焊件显微组织与力学性能的影响

研究等温和近等温锻造变形温度对电子束焊接的异种合金(Ti2AlNb金属间化合物与TC11两相钛合金)焊接界面的显微组织与接头拉伸性能的影响。采用OM、SEM对焊缝区组织及拉伸度样断口进行观察,并对接头的拉伸性能进行研究。结果表明:电子束焊接的Ti2AlNb/TC11异种合金焊接界面的显微组织和接头的拉伸性能对变形温度敏感,在950℃变形后,位于焊缝一侧的Ti2AlNb合金中O相的含量大大增加,而位于焊缝另一侧的TC11合金为等轴α相和条状α相的混合组织,但焊缝上仍可见到断续相连的晶界α/α2相;在1010℃变形后,TC11合金具有魏氏体组织特征,这时焊缝上的晶界α/α2相完全断开;经950℃变形的试样在室温拉伸时,在Ti2AlNb合金中发生脆性断裂,这与O相不易协调变形有关,经500℃高温拉伸时,合金表现出较高的强度和较好的塑性,这是由于焊接界面的α/α2相颗粒较小,断裂位置转移到TC11钛合金上所致;经1010℃变形的试样表现出一定的强度,但是塑性严重下降,这与TC11钛合金的魏氏组织特征有关;因此,异种合金进行等温变形时,须严格控制变形温度。     

工艺参数对Ti2AINb基合金钎焊组织影响

研究了不同钎焊工艺对Ti2AlNb合金的接头组织和力学性能的影响.选取Ti-Cu-Zr-Ni粉末钎料,在不同的钎焊温度和保温时间钎焊,采用光学金相显微镜、扫描电镜、能谱对接头的组织研究.试验结果表明,接头组织与母材组织相差较大,中间有双相脆性中间层组织产生.Nb,zr是钎缝成分均匀化的扩散主控元素.延长钎焊时间及结合焊...     

异种高温钛合金电子束焊接接头组织与性能

采用真空电子束焊机对高温钛合金Ti60板材和Ti700sr铸件进行焊接,并对接头显微组织和力学性能进行了研究. 结果表明,高温钛合金Ti60板材和Ti700sr铸件电子束焊接性良好,可以获得优质的接头. 获得的接头中焊缝为细小针状马氏体组织,Ti700sr侧熔合区马氏体内部存在层错和孪晶. Ti700sr侧热影响区相比于母材网篮状的α相长大. Ti60侧熔合区和热影响区均发现富Nd稀土弥散相析出. 焊缝区显微硬度与Ti60和Ti700sr母材相当,基本在360 HV左右.硬度最高点出现在Ti60侧热影响区,硬度最大值达到418 HV.接头室温抗拉强度达到1 100 MPa以上,断裂于Ti60热影响区. 接头600 和650 ℃高温抗拉测试均失效断裂在Ti60母材. 其中接头600 ℃高温拉伸性能均值为695 MPa,650 ℃高温拉伸性能均值为587 MPa.     

激光振荡扫描焊接Ti2AlNb/TC4焊缝组织及力学性能

采用激光振荡扫描焊接技术对2 mm厚的Ti-22Al-25Nb合金和TC4合金进行异种金属的焊接试验。研究了激光振荡扫描焊接接头的微观组织演变和力学性能。结果表明,采用激光振荡扫描焊接技术可以获得成形良好、无裂纹、气孔等缺陷的焊缝。焊缝组织主要由B2相和α’马氏体相组成。采用优化的焊接工艺参数时,接头的最大抗拉强度可达TC4母材的88.6%。当激光扫描频率达到500 Hz时,晶粒得到细化,有效提升焊缝的抗拉强度和断后伸长率。     

Ti2AlNb合金电子束熔透焊的数值模拟

采用热-弹-塑性有限元计算模拟了Ti2AlNb合金电子束焊的温度场和应力场。为了准确反映熔透型电子束焊接的特点,对旋转高斯曲面体热源模型进行了改进。研究结果表明:采用改进的热源模型能准确地模拟穿透型电子束焊焊缝横截面轮廓;残余应力的模拟结果与实验结果吻合较好,证明了有限元模型的正确性;Ti2AlNb合金电子束焊后残余应力以纵向拉应力为主,且集中分布在距焊缝中心线3 mm的区域内;横向残余应力在表面附近区域呈压应力,内部呈拉应力,表面横向压应力是由焊缝纵向和厚度方向的收缩导致的;焊缝内部出现三向拉应力的状态。     

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.     

Ti3Al合金激光焊接接头高温拉伸性能及显微组织

研究Ti-24Al-17Nb合金激光焊接接头的室温及高温拉伸性能,并分析接头显微组织和拉伸断口。研究结果表明,室温下焊缝为单一β/B2相柱状晶组织,室温横向拉伸时接头强度与母材强度相当、塑性有所下降、但仍有25%左右的伸长率,断裂大部分发生在母材部位、少部分断裂在焊缝;高温拉伸时断裂均发生在焊缝部位。高温拉伸时,接头组织发生变化,α2相和B2相向O相转变;焊缝β/B2相向O相转变的切变相变,使原来柱状晶晶界应变集中、容易产生微裂纹,使接头高温强度和塑性明显降低,高温拉伸断口呈现沿晶断裂和解理断裂的脆性断裂形式。     

Ti2AlNb板材的热拉伸行为和微观组织演化机理

本文通过高温拉伸试验研究了Ti-22Al-24.5Nb-0.5Mo合金在温度范围为910~1040℃、应变速率为0.0001~0.1-1条件下的高温变形行为。建立了B2/β+O、α2+B2/β+O和α2+B2/β三个不同相区的Arrhenius方程,并通过多种微观组织观察技术研究了微观组织演化机理。结果表明：在B2/β+O、α2+B2/β+O和α2+B2/β三个相区的激活能分别为759.43kJ/mol,516.71kJ/mol和438.59kJ/mol。微观组织演化主要是O相晶粒的动态再结晶和B2/β相晶粒的动态回复,在B2/β+O相区的软化机制是片层O相晶粒的球化,而在α2+B2/β+O相区的软化机制是B2/β相晶粒的动态再结晶及局部剪切带的形成。