焊接电流对Ti3Al/TC11焊接界面合金元素扩散及显微硬度的影响

采用真空电子束焊对Ti3Al与TC11合金进行连接,研究不同焊接电流时其焊接界面合金元素扩散及显微硬度.结果表明,焊接电流的大小对合金元素在焊接界面上的扩散规律影响很小,均在焊缝和两侧基体交界处存在较大浓度梯度,这是由于焊接结束冷却时产生了粗大的凝固组织和相变且未有充分的能量和时间进行扩散所造成的.无论所采用焊接电流的大小,沿整个试样其焊缝处的显微硬度值均最高;随着焊接电流的增大,TC11侧和焊缝区的显微硬度值基本上增大,而焊接电流的变化对Ti3Al侧显微硬度值影响的规律性不强.     

电子束焊接工艺参数对Ti2AlNb/TC18接头组织与性能的影响

采用真空电子束焊研究不同工艺参数时Ti2AlNb/TC18异种合金焊接接头的组织特征和高温拉伸性能.结果表明:当选用合适的焊接工艺参数时,TC18侧热影响区为细小且均匀分布的针状α相组织;焊缝的β晶界明显,在β晶界上分布着晶粒细小的α和α2相;Ti2AlNb侧热影响区与焊缝分界面明显,β晶粒发生粗化.焊接工艺参数对Ti...     

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.     

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。     

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...     

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.     

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。     

焊接电流对Ti3Al/T C11合金焊缝区组织及合金元素扩散的影响

采用真空电子束焊对Ti₃Al合金与TC11合金进行焊接,研究焊接电流对Ti₃Al /TC11焊缝区组织及合金元素扩散的影响。结果表明,随焊接电流增大,焊缝区组织明显粗化,且晶粒尺寸差异逐渐减小;当焊接电流增大至25 mA时,焊缝区组织为粗大β柱状晶。焊接电流对焊缝区各合金元素含量影响较小,但对其均匀性影响较显著,这与焊缝区显微组织形貌有关。随焊接电流的增大,焊缝区合金元素含量均匀性变差。     

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.     

Ti2AlNb合金与TC4合金真空扩散连接

采用真空扩散焊方法连接Ti2AlNb合金与TC4合金,并研究连接参数与接头显微组织、力学性能之间的关系.结果表明,由于Al、Ti、Nb和V的扩散,界面处生成3种反应层,分别是TC4一侧的B2/β层和ɑ2层以及Ti2AlNb侧的ɑ2+B2/β层.连接温度决定接头中的原子活性,因此,控制着反应层的形成和接头的抗剪切强度.当...     

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。     

电磁耦合处理对Ti2AlNb合金电子束焊缝疲劳寿命的影响研究

在航空发动机机匣的焊接过程中,焊缝作为薄弱部位,将直接影响整个机匣的疲劳性能及服役寿命。通常采用焊后热处理消除焊接热应力,均匀焊缝组织,提高焊缝性能,但对于疲劳寿命的改善效果不明显。本研究创新性地提出电磁耦合处理技术,对热处理后的Ti₂AlNb合金电子束焊缝进行调控,提升焊接接头的疲劳寿命,同时研究了在电磁耦合作用下焊缝区材料组织演变规律。结果表明,焊缝疲劳极限由134.2MPa增至159.4MPa,提升18.8%。经电磁耦合处理后,焊缝区域的残余压应力最高提升128.7%。同时,在不改变材料组织和相成分的情况下,在材料内部生成位错墙与位错纠缠,疲劳裂纹源由表层移至次表层,疲劳裂纹扩展速度降低,使得疲劳性能提升。焦耳热效应、电子风力效应与磁致塑性效应的耦合作用促进了位错运动,同时增强了疲劳裂纹扩展障碍。本研究为提升焊缝疲劳寿命提供了一种新方法,并为电磁耦合处理提升焊缝疲劳性能提供了可行性依据。     

Effect of microstructure on tensile properties and fracture behavior of intermetallic Ti2AlNb alloys

The tensile properties and fracture behaviors of Ti-22Al-27Nb and Ti-22Al-20Nb-7Ta alloys were investigated in the temperature range of 25-800℃ Three typical microstructures were obtained by ifferent thermomechanical processing techniques.The results indicate that the duplex microstructure has an optimum combination of tensile yield strength and ductility both at room and elevated temperatures.Adding Ta to Ti2AlNb alloy can improve the yield strength,especially at high temperature while retain a good ductility.The study on crack initiation and propagation in dedformed microstructure of Ti2AlNb alloys indicates that microstructure has ikmportant effect on the tensile fracture mechanism of the alloys.The cracks initiate within primary O/α2 grains along O/B2 boundaries or O phase laths in B2 matrix,and propagate along primary B2 grain boundaries for the duplex microstructure.The fracture mode is transgranular with ductile dimples for the duplex and the equiaxed microstructures,but intergranular for the lath microstructure.     

热加工对电子束焊接TC11/Ti2AlNb双合金接头组织和性能的影响（英文）

研究热加工对电子束焊接TC11/Ti2Al Nb双合金接头显微组织的影响,对焊接件热暴露前后的室温拉伸性能进行测试。结果表明:电子束焊接TC11/Ti2Al Nb双合金熔合区主要由β相组成;经过变形和热处理后,熔合区主要由β、α2和α相组成,同时原始铸态的晶界在变形过程中破碎。在拉伸试验中,熔合区是薄弱区域;在不同的变形条件下,试样(热暴露前后)在此区域发生断裂。热处理后试样的最大室温拉伸强度达到1190 MPa;锻后水冷试样具有较好的塑性,其伸长率达到4.4%。相比较而言,经过(500°C,100 h)的热暴露后,试样的室温拉伸强度略有上升,但塑性变化较小。拉伸断口SEM观察显示,在不同变形条件下穿晶断裂为主要的断裂机制。     

Al/Cr复合涂层对Ti2AlNb合金抗热腐蚀性能的影响

目的改善Ti2AlNb合金在高温腐蚀盐环境中的耐热腐蚀性能。方法在Ti2AlNb合金表面通过双层辉光等离子渗铬及磁控溅射镀铝技术制备Al/Cr复合涂层,分析涂层热腐蚀前后的微观形貌和物相组成,并探究涂覆Na2SO4盐膜的试样在不同温度下(750、850、950℃)的热腐蚀行为。结果Al/Cr复合涂层组织均匀致密,且与基体结合良好,厚度约73μm,由表及里依次由Al沉积层、Al/Cr合金层、Cr沉积层、Cr扩散层四部分组成。经不同温度Na2SO4盐热腐蚀后,Al/Cr复合涂层腐蚀程度均显著小于合金基体。涂层试样经750~850℃Na2SO4盐热腐蚀后质量变化较小,850℃腐蚀增重仅0.525 mg/cm^2,而经历950℃、40 h熔盐热腐蚀后失重达到73.571 mg/cm^2,且试样截面出现剥离、脱落现象,Al/Cr复合涂层抵抗热腐蚀能力减弱。结论具有涂层保护的试样抗热腐蚀性能明显优于合金基体。Al/Cr复合涂层在750~850℃Na2SO4盐环境中具有良好的热腐蚀抗力,而更高温度段(850~950℃)的热腐蚀抗力下降。Al/Cr复合涂层在Na2SO4盐环境中良好的抗热腐蚀性得益于涂层中Al、Cr元素氧化形成以Al2O3、Cr2O3为主的混合氧化膜,有效阻碍外界氧气及腐蚀性介质侵入基体。     

变形量对激光立体成形Ti_3Al/TC11过渡区显微硬度及合金元素扩散的影响

对激光立体成形制备的Ti_3Al/TC11双合金件进行了近等温锻造,研究了经不同程度变形后过渡区的显微硬度及其合金元素的扩散情况。结果表明:经过近等温锻造后,无论所采用的变形量大与小,Ti_3Al/TC11过渡区及其两侧的显微硬度值均显著降低,且差异减小,分布趋于均匀。变形量对过渡区显微硬度及其合金元素的扩散均有显著影响。随着变形量的增大,沿整个试样过渡区的显微硬度值均增大,且其分布的均匀性提高;随着变形量的增大,过渡区及与基体交界处的合金元素浓度梯度减小,扩散比较充分。这与随着变形量的增大,使得激光成形时所形成的粗大柱状组织被充分破碎,β晶界消失,α相和α_2相呈现出细小等轴的组织形态有关。     

等温变形对异种钛合金焊缝组织性能的影响

通过改变等温变形工艺参数探讨了焊缝显微组织的变化机理与焊件的室温拉伸性能。结果表明:在较低应变速率下,以较大变形量变形时,焊接界面晶粒细化与位错切过晶界和晶内的O/α2相条及O/α2发生拉长、颈缩而断开的机制有关,变形量小时则主要以位错切断晶界及晶内O/α2条为主。应变速率低(10-4s-1)和高(10-2s-1)时,出现的粗细不同条状O/α2相是与动态再结晶的响应速率有关。在980℃,以10-2～10-4s-1应变速率和30%～50%变形Ti2AlNb/TC11双合金焊接接头,可得到高于TC11合金的室温强度。