焊接速度对30CrMnSiNi2A钢电子束焊接头组织和力学性能的影响

30CrMnSiNi2A钢由于其出色的质强比成为制造飞机起落架、襟翼的重要材料。电子束焊的焊接速度对工程应用中30CrMnSiNi2A钢的微观结构和机械性能产生极大影响。接头微观组织从热影响区细小等轴的回火索氏体与马氏体混合组织,转变为焊缝区域的树枝状板条马氏体晶粒。显微硬度由母材向焊缝中心逐渐增高,焊缝区域显微硬度最高可达690HV0.2,约为母材的两倍;拉伸强度最高为842MPa,达到母材强度的96.9%。此外随着焊接速度的提高,晶粒尺寸减小,显微硬度随之提高;但HAGB和渗碳体数量的下降对接头强度不利,使得接头抗拉强度随焊接速度提高而下降,不同焊接速度下接头断裂模式均为脆性断裂。     

TC4钛合金钎焊接头的组织与性能

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钎料对TC4钛合金进行了钎焊,钎焊温度为900 ℃,保温时间分别为30、60和90 min。结果表明,在900 ℃时该钎料可润湿TC4母材,润湿角平均值为16.7°。保温时间为90 min时,钎焊界面中心处钎料元素已扩散得较充分,与钎料合金成分相比,Zr元素由37.5%降低至1.79%,Cu和Ni元素分别由15%和10%降低至1.66%和1.64%。TC4钛合金钎焊试样的室温抗拉强度平均值为1007.6 MPa,多数试样断于母材,属于微孔聚合机制导致的断裂失效。     

30CrMnSiNi2A钢异质焊接及接头力学性能研究

以HTJ-3焊条为对比焊条，应用插销试验研究了HTG-1焊条焊接调质态30CrMnSiNi2A钢的冷裂纹敏感性，分析了预热温度对冷裂纹敏感性的影响，测试了HTG-1焊条所焊接头的力学性能。结果表明：采用HTG-1焊条可以有效地降低该钢焊接冷裂纹敏感性；预热温度增加，抗冷裂效果更好。焊缝金属冲击韧度远大于母材，对试验温度不敏感，断口为韧性断口；焊接接头拉伸试样断裂于焊缝，强度远低于母材。     

30CrMnSiNi2A钢异质焊接及接头力学性能研究

以HTJ-3焊条为对比焊条,应用插销试验研究了HTG-1焊条焊接调质态30CrMnSiNi2A钢的冷裂纹敏感性,分析了预热温度对冷裂纹敏感性的影响,测试了HTG-1焊条所焊接头的力学性能。结果表明:采用HTG-1焊条可以有效地降低该钢焊接冷裂纹敏感性;预热温度增加,抗冷裂效果更好。焊缝金属冲击韧度远大于母材,对试验温度不敏感,断口为韧性断口;焊接接头拉伸试样断裂于焊缝,强度远低于母材。     

SiO2/TC4钎焊接头的组织性能

以Mo片为缓冲层，采用AgCuTi钎料对石英玻璃与TC4钛合金进行钎焊，以实现调控石英玻璃与TC4之间热膨胀系数的差异，降低钎缝中石英玻璃侧的应力；分析了Mo缓冲层对钎焊接头应力缓解及组织性能的影响。结果表明：Mo缓冲层的加入可以调控石英玻璃与TC4之间热膨胀系数的差异，把钎缝中石英玻璃侧的应力转移至Mo缓冲层处，减小石英玻璃侧所受应力，提高了钎焊接头的性能；同时通过Mo缓冲层的加入，可阻隔TC4母材中溶解的Ti元素向石英玻璃侧的扩散，减弱石英玻璃侧的反应，降低靠近石英玻璃侧的薄反应层厚度。当钎焊温度为900℃,保温时间10 min时，添加Mo缓冲层的钎焊接头的抗剪强度最高，达到37 MPa。     

消除应力回火对30CrMnSiNi2A真空电子束焊接头组织和力学性能的影响

针对30CrMnSiNi2A超高强度钢结构件真空电子束焊后消除应力回火工艺,开展了重复回火对锁底焊接接头最终热处理状态的组织与力学性能影响研究。试验结果表明,焊接零件分别经过一次、三次消除应力回火,其最终态拉伸性能与直接最终热处理30CrMnSiNi2A原材料相比有少量提升,同时焊缝的拉伸性能略高于母材;原材料、一次消除应力焊件、三次消除应力回火焊件终态显微组织均为板条状马氏体,除组织均匀性和马氏体形貌略微变化外,无显著的组织及成分差异;相比于母材的疲劳极限,一次消除应力回火接头疲劳极限降低了11%,三次消除应力回火接头疲劳极限降低了18%。创新点：(1)掌握了消除应力回火对接头拉伸性能和疲劳性能的影响规律。(2)结合微观组织分析,对影响机理进行了研究。     

TC4钛合金激光拼焊接头显微组织及力学性能分析

文中系统分析了TC4钛合金激光拼焊接头的显微组织与力学性能.结果表明,TC4钛合金激光焊缝组织为粗大的柱状晶,晶粒内部是针状马氏体交织成的网篮状组织;热影响区组织为α+β+针状α′组织,且分布不均匀,靠近熔合线的区域晶粒更粗大,针状马氏体数量更多分布更密集.0.8 mm厚TC4钛合金薄板拼焊工艺参数为焊接功率1100～1 300 W,焊接速度1.5～3.0 m/min.焊缝力学性能优良,拉伸试样均断裂于离焊缝中心较远的母材上,母材和焊缝断口形貌都显示韧窝断口特征,且焊缝断口韧窝相对更较小.     

30CrMnSiNi2A钢焊接接头热处理后的组织与性能

研究了30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头热处理后的组织和性能。试验结果表明，该钢电子束焊接接头焊缝为典型的粗大针状马氏体加残余奥氏体组织，HAZ（热影响区）为中温组织，经过900℃油淬加低温回火处理后，焊缝和热影响区组织转变为回火马氏体和残余奥氏体。焊态下，由于母材的强度较低，此种电子束焊接接头的拉伸试验断裂部位均在母材；经过上述热处理，母材的强度有了大幅度的提高，焊缝的强度虽然稍有降低，但伸长率提高了将近1倍，获得了良好的综合力学性能。但上述热处理后，焊缝和热影响区的冲击韧度和断裂韧度值较低，这主要是因为中碳马氏体中含碳量略高造成的。焊缝由于组织细小且均匀，与热影响区相比，具有相对较高的断裂韧度。     

TC4钛合金真空钎焊接头组织与高温性能

采用高钛含量的粉状Ti-Zr-Ni-Cu钎料实现了TC4钛合金的真空钎焊,分析了不同工艺参数对接头高温(600℃)抗拉强度的影响,并借助扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析等方法研究了钎焊接头界面组织,确定了界面反应产物及其形态分布.结果表明,在界面反应层中生成五种产物:钛基固溶体、Ti₂Ni,Ti₃Al,CuTi₃,Zr₂Ni.随着钎焊温度和加热时间的增加,接头抗拉强度呈现先增大再降低的趋势,当钎焊温度为950℃和保温时间为30 min时,获得最大高温(600℃)抗拉强度为387 MPa的钎焊接头.     

超高强钢30CrMnSiNi2A的冷裂纹插销试验研究

对超高强钢30CrMnSiNi2A抗冷裂纹能力进行了大量的插销试验，结果表明：在退火和调质两种热处理状态下，熔合区是对冷裂纹最敏感的区域；同时发现采用光滑插销试样评估超高强钢抗冷裂纹能力的尝试是可行的。     

TC4/Ti60合金钎焊接头界面组织及力学性能

采用TiZrNiCu非晶钎料实现了TC4和Ti60异种钛合金的真空钎焊连接,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析手段研究了钎焊工艺参数对接头界面组织结构及力学性能的影响. 结果表明,TC4/TiZrNiCu/Ti60钎焊接头的典型界面结构为:TC4/α-Ti+β-Ti+(Ti,Zr)2(Ni,Cu)/Ti60. 随着钎焊温度升高或保温时间延长,片层状α+β相逐渐填充整条钎缝,(Ti,Zr)2(Ni,Cu)相含量减少且分布更加均匀. 接头室温抗拉强度随钎焊温度或保温时间的增加均先增大后减小,在990 ℃/10 min钎焊条件下所获接头抗拉强度达到最大为535.3 MPa. 断口分析结果表明,断裂位于钎缝中,断裂方式为脆性断裂.     

AgCu钎料钎焊TC4钛合金与QCr0.8铬青铜接头界面结构及性能

采用AgCu28钎料实现了TC4钛合金与QCr0.8铬青铜的真空钎焊,利用SEM, EDS以及XRD等分析方法确定TC4/AgCu/QCr0.8接头的典型界面结构为TC4钛合金/CuTi +Cu3Ti2 +CuTi2/Ag(s,s) +Cu4Ti/Ag(s,s)+Cu(s,s)/QCr0.8铬青铜. 研究了工艺参数对接头组织和性能的影响. 结果表明,随着钎焊温度和保温时间的增加,钎缝中银铜共晶组织减少,钛铜化合物增多. 接头抗剪强度随钎焊温度的升高先增加后降低,在钎焊工艺参数为890 ℃/0 min时,获得最大抗剪强度449 MPa.保温时间的延长使得接头脆性钛铜化合物增多,接头性能下降,因此随保温时间延长接头抗剪强度显著降低.     

C/C复合材料与TC4钎焊接头的组织与断裂形式分析

在钎焊时间10 min,钎焊温度820～900℃的条件下,采用AgCu钎料对C/C复合材料和TC4进行了钎焊试验.利用扫描电镜、X射线衍射分析仪、EDS能谱分析仪对接头的界面组织及断口形貌进行了研究.结果表明,C/C复合材料与TC4连接接头的界面结构为C/C复合材料/TiC C/TiCu/Ag(s.s) Cu(s.s) Ti3Cu4/Ti3Cu4/TiCu/Ti2Cu/Ti2Cu Ti(s.s)/TC4.由压剪试验测得的接头抗剪强度可知,在钎焊温度850 ℃,保温时间10 min的钎焊条件下,接头获得的最高抗剪强度达到38 MPa.接头的断口分析表明,接头的断裂位置与被连接处碳纤维方向和钎焊温度有关.当碳纤维轴平行于连接面时,断裂发生在复合材料中.当碳纤维轴垂直于连接面时,若钎焊温度较低,断裂发生在C/C复合材料/钎料界面处;若钎焊温度较高,断裂主要发生在C/C复合材料/钎料界面和钎料/TC4界面处.     

工艺参数对Al2O3/TC4合金接头界面组织及力学性能的影响

采用Cu＋B钎料分别在钎焊温度890～970℃,保温时间为10min;钎焊温度为930℃,保温时间0～30min条件下,钎焊A120,陶瓷与TCA合金．利用SEM,EDS和压剪试验研究接头界面组织及力学性能．结果表明,随钎焊温度升高或保温时间的延长,Ti2（Cu,Al）2O层增厚,紧邻其侧生成连续并增厚的Ti2（Cu,Al）,Ti2（Cu,Al）含量增加;Ti＋Ti2（Cu,Al）含量增加,尺寸变大,分布范围逐渐变宽并向TC4合金侧迁移,TCA合金侧过共析组织区变宽．钎焊温度低于950℃时,TiB晶须主要分布在Ti2Cu晶界处的AlCu2Ti上;当钎焊温度高于950℃时,AlCu2Ti相逐渐消失,TiB晶须主要分布于Ti2Cu上．当保温时间为10min,钎焊温度为950℃时,接头最大强度为96MPa;而当钎焊温度为930℃,保温时间为20min时,接头最大强度为83MPa．关键词：Al2O3陶瓷;TC4合金;钎焊参数;界面组织;抗剪强度     

Microstructure and fracture toughness of electron beam welded joints of 30CrMnSiNi2A steel

Two post-weld heat-treatments ( PWHT) , 900℃ oil quenched and low temperature tempered (PWHTA) and high temperature tempered and then 900~C oil quenched and low temperature tempered ( PWHTB ) , are employed to treat the weldment. Then the effect of two post-weld heat-treatment processes on the microstructure, mechanical properties and fiacture toughness of electron beam welded joints of 30CrMnSiNt‘2A steel have been discussed. The results show that, after two kinds of PWHT the microstructure and hardness at every zones of EBW joints are nearly same. Although the welds have good mechanical properties, fiacture toughness of both weld and heat-affected zone (HAZ) is low, the CTOD values of welds are comparatively higher than that of HAZ. Microstructure and fiacture toughness of two EBW joints have no evident differences.     

TiB_w/TC4钛合金与C/C复合材料钎焊接头的界面组织结构

采用活性钎料TiZrNiCu对TiBw/TC4钛合金和C/C复合材料进行了钎焊连接,借助SEM,EDS,XRD等分析手段研究了钎焊工艺参数对接头界面组织结构的影响.结果表明,采用TiZrNiCu钎料可以实现对两种材料的连接,接头典型的界面结构为：C/C复合材料/TiC＋（Ti,Zr）2（Cu,Ni）/Ti（s,s）＋（...