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.     

TC4钛合金电子束焊接接头组织和性能

通过室温拉伸、室温缺口拉伸、显微硬度以及金相分析对TC4钛合金电子束焊接接头的显微组织和性能进行了研究。试验结果表明，用电子束焊接TC4钛合金可获得性能良好的焊接接头，其接头的抗拉强度不低于母材，焊缝的缺口敏感系数均小于1。焊缝区和热影响区的硬度均高于母材，焊缝组织是由较粗大的原始β相转变而成的α′相，即针状马氏体，热影响区组织为均匀且细小的针状马氏体和原始α相的混合物。     

焊前热处理对TC4-DT钛合金电子束焊接接头组织的影响

焊前首先对TC4-DT钛合金母材进行不同固溶处理,进而研究电子束焊接对接头显微组织的影响.结果显示,在炉冷条件下960℃固溶处理的母材为双态组织,晶粒细小,焊缝轮廓清晰,热影响区为等轴初生α相和针状马氏体α'相,焊缝为"网篮状"马氏体组织;经1018℃固溶处理的母材为魏氏组织,晶粒粗大,焊缝轮廓模糊,热影响区为板条状α相和针状马氏体α'相,焊缝柱状晶宽度增加;经960℃+1018℃固溶处理的母材,魏氏组织晶粒尺寸最大,焊缝柱状晶宽度也最大.固溶后空冷处理的母材α片层厚度小,热影响区α相也小,但焊缝区的马氏体α相变宽、变粗.     

TC4钛合金电子束焊接接头相变的热力学特征

阐明了TC4钛合金电子束焊接接头相变的热力学特征,从热力学角度分析了TC4钛合金电子束焊接接头在不同的热处理条件下形成不同组织结构的机制,为通过改变热处理制度控制TC4钛合金电子束焊接接头相变的方法,提供了理论基础.结果表明,TC4钛合金电子束焊接接头的相变驱动力来源于新相马氏体和母相的化学自由能差,形成的马氏体贯穿整个晶粒,并且其取向呈一定的角度;低于MS点的焊后热处理只能使马氏体长大,而高于MS点的焊后热处理不仅使马氏体长大,还使部分β相成为饱和固熔体,并残留在马氏体片层之间.     

电子束局部热处理对TC4合金接头疲劳性能影响

通过低周轴向应变疲劳试验,研究了电子束局部热处理对TC4钛合金接头疲劳性能的影响.结果表明,电子束局部热处理TC4钛合金接头在疲劳过程中存在一定的软化行为;在一定的载荷条件下,与焊后未热处理状态相比,经过电子束局部热处理后,TC4钛合金电子束焊接接头的疲劳寿命可以提高30%以上.     

焊后消应力对TC4钛合金电子束焊接接头组织和性能的影响

研究去应力退火和完全退火两种热处理状态下30 mm厚TC4钛合金电子束焊接接头的组织和性能。结果表明：两种热处理状态下,接头的组织构成类似,BW区以等轴α相+板条状α相与晶间β相组成的双相组织,HAZ区由初生α相、针状马氏体α′相以及板条状α相和β相的双相组织组成,WM区主要由大量的针状马氏体α′相和少量分布在原始β晶界的α相组成。与去应力退火状态相比,在完全退火状态下,接头整体组织更加均匀,α相球化程度更高,抗拉能力更强,抗冲击性能更弱。     

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.     

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。     

热处理对100mm厚TC4钛合金电子束焊接接头性能的影响

针对100mm厚TC4钛合金板进行电子束对接,焊后对接头分别进行850℃再结晶退火和920℃+2 h和500℃+4 h固溶时效热处理,观察接头的微观形貌,测试其硬度和拉伸性能。结果表明,经过再结晶退火后,焊缝中部开始出现β相晶界,热影响区熔合线附近的针状α′相变少,β相等轴晶界开始出现。经过920℃+2 h和500℃+4 h固溶时效处理后,焊缝中部和底部都出现明显的β相晶界,热影响区熔合线附近的β相等轴晶界明显可见,为细片层β转变组织。力学性能测试表明,经过固溶时效热处理的接头焊缝区、热影响区及母材区的显微硬度明显高于焊态,其接头拉伸强度比焊态提升11.3%,屈服强度比焊态提升17.2%,但接头延伸率比焊态降低近59%。     

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.     

铝合金电子束焊接气孔的分析

在电子束焊接试验的基础上,分析了6061-T6铝合金焊缝气孔产生的倾向和坡口表面焊前清理、焊片除气、焊接参数、预热以及重熔方法之间的关系.     

国产低锡Zr-4包壳管的电子束焊接

为了使燃料棒焊接接头具有良好的性能,进行了大量工艺试验,试验表明,适当降低焊接时的能量输入,并使聚集、散集合理搭配,从而减少电子束焊接环缝时合金元素的蒸发,这种真空电子束焊接工艺适合国产低锡Zr-4合金,用该工艺焊接了一万多支国产低锡Zr-4包壳核燃料棒。     

薄壁铝合金电子束焊工艺

对0．8mm厚LF2铝合金板进行了电子束对接的初步研究,得到了适宜短板电子束对接的工艺参数,在此工艺下得到的对接接头拉伸强度为153．3 MPa,为母材强度的63．3％。强度低的主要原因是未能填充焊丝、焊缝中存在气孔等。     

焊后电子束局部热处理对GH4133合金接头疲劳性能的影响

针对涡轮盘材料GH4133合金，在电子束焊后采用新颖的电子束局部热处理工艺对接头进行热处理。通过700℃高温疲劳试验，研究了电子束局部热处理对电子束焊接接头疲劳寿命的影响，旨在为航空构件的电子束焊接及焊后电子束局部热处理加工积累性能数据和经验。     

INFLUENCE OF HEAT TREATMENT ON MICROSTRUCTURES AND PROPERTIES OF WELDED JOINTS FOR Al-Mg-Sc ALLOY SHEETS

采用Al-Mg-Sc-Zr焊丝为填充材料对Al-Mg-Sc合金薄板进行手工非熔化极惰性气体保护焊(TIG焊), 并对焊接接头进行350 ℃下保温1 h的焊后热处理.通过拉伸实验、显微硬度测试、SEM及TEM观察对热处理前、后的Al--Mg--Sc合金焊接接头的力学性能及微观组织进行了对比研究.结果表明:热处理前焊接接头强度为 332 MPa; 经350 ℃/1 h热处理后,焊接接头强度增至410 MPa, 焊接接头强度系数达到0.98, 焊接接头延伸率由5.6%增加至14.4%, 并且焊缝区的显微硬度得到大幅度提高, 拉伸时断裂位置由焊缝区转移到了熔合区. 焊后热处理使焊缝区析出大量弥散分布的Al3(Sc, Zr)粒子, 这些粒子与基体共格, 使焊缝区的硬度、抗拉强度和屈服强 度大幅度提高.     

BT20钛合金CO2激光焊接工艺

通过对BT20钛合金CO2激光焊技术开展试验研究，对焊前清理、焊接过程中气体保护、离焦量、激光功率、焊接速度等工艺参数进行了优化选择，确定了合理的焊接工艺参数。     

热处理制度对BT8钛合金室温拉伸强度影响的回归分析

采用正交设计确定热处理制度,测试了不同热处理制度对BT8钛合金室温拉伸强度的影响,利用多元线性回归模型对实验结果进行回归分析,得到热处理工艺对合金室温抗拉强度的回归方程,通过统计技术对得到的回归方程进行了方差分析,结果显示该回归方程具有较高的可信度,随后的热力学和动力学分析证明了该回归方程存在的科学性．     

钛合金焊缝金属在酸性硫酸铜溶液中的阳极极化行为

针对钛焊区优先腐蚀问题,研究了电子束扫描焊接对钛合金焊缝金属在酸性硫酸铜溶液中阳极极化行为的影响,结果表明,通过改变电子束扫描频率控制焊缝金属凝固组织形态及尺寸,从而控制的焊缝金属的阳极极化行为,找出了焊缝金属与母材相同的阳极极化曲线的最佳匹配,提出了通过控制焊接凝固结晶,使钛合金焊缝金属与母材均等耐腐蚀的新技术。     

TiAl/TiAl和TiAl/TC4真空电子束焊接头组织结构及焊接性

对TiAl自体及TiAl／TC4异体对接接头进行了不同焊接参数下的电子束焊接试验。通过光学金相、能谱分析及SEM断13形貌分析等方法对TiAl自体焊及TiAl／TC4异体焊接头区的显微组织结构及断裂性质进行了分析。研究结果表明,TiAl／TiAl焊缝为树枝状TiAl铸态组织,TiAl／TC4焊缝为支晶近Ti3Al铸态混合组织;接头拉伸断裂为脆性解理断裂,接头的力学性能对接头显微组织非常敏感;TiAl／TC4接头拥有比TiAl／TiAl接头较好的可焊性。     

电子束蒸发沉积Al-Cr合金涂层研究

研究了电子束蒸发镀沉积Al-Cr合金涂层的工艺，探讨了铬含量对涂层耐蚀性的影响。对涂层的物相、形貌以及热处理对涂层和基体之间热扩散的影响进行了分析．结果表明：涂层中铬含量与膜料中铬含量有较大差异；在温度为283K，30g／L NaCl溶液中含1.5％Cr、2.5％Cr、5％Cr的Al-Cr合金涂层的自腐蚀电位均比普通钢基材的电位负，因此它们作为阳极性涂层对普通钢基材能起到较好的电化学保护；涂层为晶态组织，其物相为Al和少量的Cr9Al17。随膜料中Cr含量的增加，其生成的Cr9Al17的量也随之增多；在真空蒸镀时涂层沉积有方向性；对涂层进行600℃，lh热处理后，涂层与基体间元素产生了互扩散．