强制冷却对TC4钛合金搅拌摩擦焊接接头组织性能影响

分别在空气和强制冷却条件下对TC4钛合金板进行了搅拌摩擦焊接(Friction stir welding,FSW),对比研究了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明,FSW接头分为搅拌区、热机械影响区和母材区。母材区为热轧退火后的初生α和β双相组织。空气条件下焊接,搅拌区为α+β片层结构,组织转变主要为β相转变为片层α+β两相,热机械影响区为等轴晶α和α+β片层的双态组织,组织转变受动态再结晶和相变共同作用。强制冷却条件下焊接,搅拌区为针状马氏体,组织转变主要为马氏体相变。与空气条件下接头相比,强制冷却条件下的FSW接头显微硬度明显提高,但抗拉强度略微降低。     

TC11钛合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能

本文在不同转速下开展了TC11钛合金搅拌摩擦焊试验,分析了接头的微观组织和力学性能,建立了焊接工艺、接头组织与性能之间的内在联系。接头SZ为完全的β转变组织,其细小晶界α相和晶内片层状α+β相以及针状α′相的双重强化作用,致使SZ硬度最高。HAZ和TMAZ均由残余初始α相和β转变组织组成,但后者具有一定的流变特征,且距SZ越近,转变组织占比越大,强化效果越明显。随着转速的上升,SZ中晶界α相和晶内片层状α+β相的尺寸增加,晶内针状α′相的含量降低,这引起了其硬度的降低。与硬度规律相同,各转速下接头拉伸均断裂在BM,且各转速下SZ抗拉强度明显高于BM,并随转速上升而下降。此外,SZ中细小的晶界α相和晶内片层状α+β相,也导致各转速下SZ延伸率高于BM,使其展现出良好的塑性,且随着转速上升,因晶界α相和晶内片层状α+β相尺寸增加,SZ延伸率有所降低。     

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。     

TC17钛合金惯性摩擦焊接头组织特征分析

TC17是一种α β型钛合金,主要用于制造航空发动机整体叶盘、转子和大截面锻件.采用惯性摩擦焊工艺制造航空发动机压气机整体转子能够减少零件数量并有效地提高结构刚度.主要分析TC17惯性摩擦焊接头区组织特征,结果表明:接头组织为细晶区、变形晶区和热影响区,晶粒内部为残留的亚稳定β'相;焊接接头时效热处理后晶粒内部为细小的层片束初生α相、短小的次生α相和β相.     

钛合金搅拌摩擦焊接动态过程有限元模型

建立4mm厚TC4钛合金搅拌摩擦焊接热输入数学模型,并将模型应用于焊接动态过程温度场仿真,通过试验及有限元模拟进行验证.结果表明,在动态分析过程中,热源恒速移动,工件的温度峰值逐渐平稳,工件温度分布相对稳定,此时搅拌头前端和后端的工件温度分布有所不同,前端温度变化较快,温度梯度相对较大,后端温度变化较慢,高温范围较大.     

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.     

钛合金搅拌摩擦焊接最新研究进展

钛合金具有密度低、比强度高,耐蚀性好,加工性能优异等优点,主要应用于航空航天、交通运输和石油化工等领域。当钛合金作为结构材料应用在不同领域时,传统的熔融焊接方法会产生较大残余应力,组织粗化,变形大,裂纹和孔隙等缺陷;而采用搅拌摩擦焊接技术可以避免传统熔融焊接方法产生的缺陷,从而大幅度提高钛合金焊接接头质量。目前,钛合金的搅拌摩擦焊接技术已成为国内外研究热点。主要介绍搅拌摩擦焊接的原理、工艺特点,国内外关于钛合金FSW焊接接头的宏观形貌、微观组织(晶粒大小、织构)和力学性能等方面的最新研究进展,最后展望了钛合金FSW未来的研究方向。     

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.     

TC4钛合金高转速惯性摩擦焊接头组织及性能分析

采用高转速(3500～4300 r/min)惯性摩擦焊方法焊接TC4钛合金,观察了不同焊接工艺条件下焊接接头的显微组织,讨论了高转速条件下惯性摩擦焊接接头组织的形成机理,分析了焊接接头的性能.结果表明,TC4钛合金惯性摩擦焊焊接接头的形状呈"V"字型,焊缝区和热影响区的组织特征与低转速条件下的显微组织一致.焊缝组织沿径向变化,心部为细小的等轴晶,向外逐渐过渡为片状组织;焊缝区的硬度高于母材和热影响区;接头拉伸试样断裂于母材.     

铝合金LD10的搅拌摩擦焊组织及性能分析

搅拌摩擦焊是 2 0世纪 90年代发展起来的新型固态塑性连接方法 ,在航空航天结构中铝合金件的焊接方面有很好的应用前景。文中试验研究了航空航天结构件常用的LD10铝合金的搅拌摩擦焊技术。通过工艺试验 ,对其塑性连接时的焊缝成形、焊缝组织形态及接头的力学性能进行了分析。研究结果表明 ,用搅拌摩擦焊方法焊接板厚6mm的LD10铝合金 ,当规范参数合适时 ,可获得外观成形美观、内部无缺陷、几乎无变形的平板对接接头。从显微组织角度 ,焊接接头可分为五个区域 ,即焊核、热力影响区、热影响区、轴肩变形区和探针挤压区 ,各区域的组织有明显的特征。接头的力学性能试验表明 ,接头的抗拉强度可达母材的 87% ,高于熔焊接头的强度 ,断裂位置大多位于热影响区     

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。     

摩擦搅拌焊6061-T6铝合金焊接接头的组织与性能

采用搅拌摩擦焊对6mm厚度的6061-T6铝合金进行单道平板对接焊,研究了焊接接头的力学性能和组织.结果表明,转速较小时,焊接接头会出现明显的搅拌摩擦焊接特有的“螺旋体”断口,其接头性能不高;随着转速的提高,接头性能得到改善.X射线衍射分析结果表明,焊缝组织中由于搅拌温度而引起部分强化相的重溶.透射电镜的研究结果表明,焊缝中的主要增强相依然为β”.     

TC21钛合金线性摩擦焊接头组织及性能分析

本文对TC21钛合金进行线性摩擦焊接试验,采用OM、SEM等测试手段对接头各区域显微组织演变规律进行了分析,并通过显微硬度仪和电子万能试验机对接头显微硬度及拉伸性能进行测试。结果表明：TC21钛合金线性摩擦焊可以得到良好的焊接接头,接头明显分为母材区、热力影响区和焊缝区;焊接过程中焊缝区发生了相变及动态再结晶过程,形成细小的再结晶晶粒,板条状α相在晶界处析出,针状马氏体α′相在晶粒内部析出,并有少量的残余α相保留至室温;热力影响区主要以变形α相为主,随着向两侧母材靠近,再结晶程度逐渐减弱,α相比例逐渐增加。由于飞边形成阶段及焊后冷却速率大小不同,导致沿着焊缝中心向飞边端部靠近,晶粒尺寸逐渐变大。TC21钛合金线性摩擦焊接头显微硬度呈拱形分布,焊缝中心显微硬度值达到最大值460HV,拉伸性能测试结果表明,接头强度与母材相当。     

临时合金元素氢对TC4钛合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能的影响

采用钨铼合金搅拌头对置氢0.1%,0.3%和0.5%(质量分数)的α+β双相TC4钛合金进行搅拌摩擦焊,通过焊后真空退火将氢从焊态接头中除去,研究了氢作为临时合金元素对TC4钛合金搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,氢含量对置氢钛合金焊态接头的微观组织和力学性能有很大影响。氢在焊接过程中几乎未从置氢钛合金中逸出并可以通过焊后真空退火除去。焊态接头中的亚稳相和含氢相在除氢过程中发生分解及转变,除氢后接头只由α及β两相组成,但焊态接头微观组织会影响除氢态接头中α和β两相比例及形态。氢含量越高,置氢钛合金本身的力学性能越低,其焊态接头的力学性能也越低。经过除氢处理后,不同氢含量的置氢钛合金性能得到恢复且趋向一致,其接头的性能差异也明显减小,而且除氢态接头的性能与未置氢钛合金接头的性能相当。     

STUDY ON THE TEXTURE OF A FRICTION STIR WELDED Mg-Al-Ca ALLOY

Macro-texture of an Mg-Al-Ca alloy prepared by friction stir welding （FSW） was investigated through pole figure measurement and X-ray diffraction （XRD） pattern analysis. It was found that at the top and bottom surfaces of friction stir zone （FSZ）, （0002） basal planes of magnesium tend to be arranged parallel to the plate surface. In the cross section of FSZ, no obvious texture had evolved and （0002） basal planes showed a random distribution.     

焊接参数对2024铝合金FSW接头组织及腐蚀行为的影响

对2024铝合金板进行不同参数下搅拌摩擦焊接, 分析了焊缝表面组织, 检查了在EXCO溶液中焊缝表面的腐蚀行为, 并讨论硬度分布与腐蚀发生的关系. 结果表明, 焊后轴肩作用区晶粒细化明显. 随转速的增加, 焊缝上表面热影响区范围加宽、轴肩作用区硬度上升、耐蚀性能提高. 在转速1500 r/min、行进速度1000 mm/min下所得焊缝金属塑性流动剧烈, 轴肩作用区硬度值已接近母材的硬度值, 在EXCO溶液中浸泡10 h后仅发生点蚀. 与母材相比, 接头硬度的软化区是腐蚀发生的区域, 但硬度值最低的位置与腐蚀最严重的区域没有严格的对应关系.     

焊接参数对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及腐蚀行为的影响

不同参数下对1．6mm厚7075铝合金板进行了搅拌摩擦焊接,在分析了焊缝表面组织的基础上,采用浸泡试验对焊缝表面的腐蚀行为进行研究,讨论了硬度分布与腐蚀发生的关系。结果表明,焊后轴肩作用区晶粒细化明显。随转速的增加,焊缝上表面热机械影响区范围加宽、轴肩作用区硬度增大。焊缝上表面腐蚀最严重的区域为轴肩作用区,在EXCO溶...     

AZ31B镁合金水环境搅拌摩擦焊接研究

对比研究了AZ31B镁合金空气环境搅拌摩擦焊接(Friction Stir Welding,FSW)和水环境搅拌摩擦焊接(Submerged Friction Stir Welding,SFSW)接头的微观组织与力学性能。结果表明:SFSW接头焊核区为细小等轴状再结晶晶粒。随着焊接速度的增大,焊核区晶粒尺寸增大,显微硬度值降低。FSW接头表层处的显微组织比中心处粗大,且分布不均匀;而SFSW接头表层处的显微组织比中心处明显细小。FSW接头的表层硬度值低于中心处的硬度;而SFSW接头的表层硬度值高于中心处的硬度。当旋转速度为950r·min-1、焊接速度为75mm·min-1时,SFSW接头的抗拉强度值达到最大,为母材强度的72%,拉伸断口表现为解理断裂特征。