Microstructure and Properties of Electron Beam Welded Tantalum-to-Stainless Steel Joints

研究了钽与不锈钢电子束焊接接头组织、缺陷特征及力学性能。电子束热源作用位置影响到接头成形,偏不锈钢0.2mm进行焊接接头成形较好。焊缝为细小枝晶组织,Fe元素含量较高,形成的ε相(Fe2Ta)和μ相(FeTa或Fe7Ta6)为弥散分布。在钽侧熔合线处ε相和μ相为层状分布,在焊接应力作用下易形成微裂纹缺陷。接头焊缝区普遍硬度较高,而钽侧熔合线处变形协调能力较差,存在裂纹源,导致接头拉伸时在该处断裂。接头抗拉强度不高,仅为255MPa。     

SiCp/Al复合材料电子束焊接接头组织及性能

对SiCp/Al复合材料自身进行电子束焊接,研究了其接头成形、焊缝组织、热影响区组织及接头力学性能.结果表明,SiCp/Al复合材料自身直接电子束焊接时,接头的主要缺陷是焊缝成形差、易形成两侧堆积颗粒物的凹槽;焊缝组织中存在界面反应产生的灰白色初生硅、深灰色针状相Al4C3以及Al-Si共晶中的浅灰色针状共晶硅,形成脆性区,拉伸断裂位置便在此处,断裂为脆性断裂.熔合区附近硬度较高,与焊缝区组织及硬度差异较大.接头的最高强度为73 MPa,仅占母材平均抗拉强度的41％.     

钛合金与铬青铜电子束自熔钎焊接头组织与力学性能

采用铜侧偏束工艺实现了TA15钛合金与QCr0.8铬青铜的电子束自熔钎焊,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪对焊缝组织进行了分析,通过接头抗拉强度对接头力学性能进行了评价。结果表明,电子束偏向铜合金1mm时,钛合金母材只有上部少量熔化,实现与铜合金的连接,而接头中部和下部的连接则通过液态金属对钛合金母材的钎接而实现连接。钎缝界面由较薄的Ti-Cu化合物层组成,主要包括TiCu、Ti2Cu3、TiCu2和TiCu4。而在铜侧焊缝内,细小的Ti-Cu化合物弥散分布于铜基固溶体上,使焊缝得到强化。接头强度达到300MPa,拉伸时断裂发生在铜合金上,呈韧窝状塑性断裂模式。     

TiAl基合金及其连接技术的研究进展

综述了TiAl基合金熔焊和固态连接的研究状况,主要包括弧焊、激光焊、电子束焊、钎焊、扩散焊、自蔓延高温合成和摩擦焊等连接方法,分析了各种方法用于TiAl基合金连接时的优缺点.由于TiAl基合金室温塑性差,采用熔焊方法连接时焊后冷却速度块,接头组织淬硬倾向大,易形成固态裂纹.固态连接方法大多可控制焊接热循环,焊接过程中加热峰值温度相对较低,对母材组织影响小,可避免裂纹等缺陷,因而采用固态连接方法具有优势.如果能进一步降低冷却速度,则将熔焊方法用于TiAl基合金的连接有很好的应用前景.     

铬青铜与双相不锈钢电子束焊接头组织及形成

对QCr0.8与1Cr21Ni5Ti的2 mm厚平板试件进行了等厚对中电子束焊接;采用光学显微镜、扫描电镜能谱分析方法对接头区显微组织及成分进行了研究,确定了显微组织构成;根据电子束焊接的特点,建立了QCr0.8与1Cr21Ni5Ti等厚对中电子束焊接接头形成的物理模型,并对接头不均匀组织的形成机制进行了探讨.结果表明:QCr0.8/1Cr21Ni5Ti等厚对中电子束焊接接头显微组织形貌为组织及化学成分极不均匀的Cu(Fe) (α ε)的铸态混合组织,其宏观组织可分为3个区域:显微组织结构相同,均为以Cu(Fe)为主,内有一定数量不均匀弥散分布的α ε相混合组织的焊缝左上部组织区及焊缝底部组织区;以α ε相为主,内有少量弥散分布的Cu(Fe)颗粒混合组织的焊缝中部组织区;接头组织的形成是由接头金属熔化及匙孔形成阶段,接头凝固的初期阶段(析出γ ε相,并形成3个区域),接头凝固的中期阶段(γ ε相结晶完成),接头凝固的后期阶段(形成Cu(Fe)相,焊缝完全变为固态),接头凝固的最终阶段(元素扩散及γ→α相变,形成最终组织)联合作用的结果.     

Investigations of microstructures and properties in electron beam welded joints of TiAl to TC4

The normally centered electron beam and non-centered electron beam welding of TiAl to TC4 was investigated in order to analyze the electron beam weldability between TiAl/TC4 dissimilar materials. Macroscopic cold crack easily occurred near TiAl substrate in the joints. The optimal tensile strength was related to the welding heat input. The weld structures were composed of bulky columnar grains and equiaxed grains. The isolated phases consisted of large quantities of α2 -Ti3Al phase, small quantity of B2 phase, γ-TiAl phase and YAl2 phase. Insufficient melting of the base metal occurred in the weld when the beam position leaned to the TC4 side. The tensile strength could be improved when the deflection was limited in the optimum range. Otherwise, non-fusion zone was easily generated in the weld, which led to the low tensile strength.     

钛合金T形接头电子束焊接残余应力数值模拟

建立了钛合金T型接头电子束焊接温度场和应力场的数值计算模型,利用大型有限元软件MSC.Marc对焊接过程进行了数值模拟。模拟过程采用高斯面热源和椭球体热源叠加的组合型热源模型。对所得模拟结果,分别分析了三向残余应力在不同方向上的分布曲线,分析认为,纵向应力表现出较大的数值,最大值可达750 MPa。通过X射线衍射的方法测量了焊接试件的横向残余应力,并与数值模拟结果进行对比,结果显示二者符合良好。     

TA15钛合金潜弧焊接头组织与性能分析

对29mm厚TA15钛合金进行了潜弧焊对接试验,对接头显微组织和力学性能进行了分析.结果显示,焊缝区内为尺寸较大的柱状晶,晶内为篮网状分布的针状α相;热影响区由完全再结晶区和不完全再结晶区组成.等轴的β晶粒内和晶界上都有针状α相析出.熔合区内等轴晶与柱状晶联生.接头的抗拉强度略低于母材,而断后伸长率约有母材的50%,断裂发生于焊缝区的柱状晶.接头弯曲性能较差,弯曲破坏发生于焊缝中心的柱状晶区.焊缝区硬度最高,从热影响区到母材硬度逐渐降低,母材硬度最低.     

5A02/0Cr18Ni9异种金属电子束焊接接头组织与性能

对5A02防锈铝与不锈钢0Cr18Ni9进行了电子束焊接,分析了接头成形、显微组织、力学性能与断口特征.结果表明,铝、钢的对中焊接头中生成了大量的脆性Fe-Al金属间化合物,未能实现有效连接.偏束焊接头成形总体较好,两母材实质为熔—钎连接,铝—钢界面上生成了一层厚度为1.5μm的化合物层,X射线衍射分析结果显示化合物层由FeAl,FeAl3与FeAl6等相混合组成.熔—钎焊接头最高抗拉强度达136MPa,为铝母材强度的62.7%,断口呈现出脆性断裂与韧性断裂的混合特征,接头的断裂发生在化合物层及其附近的铝焊缝区域.     

异种材料真空电子束焊接研究现状分析

真空电子束焊接具有高能量密度、束斑直径和位置精确可控,焊接残余应力小,焊缝无污染等优点,因此,电子束焊接在异种材料连接领域的应用成为近年来研究的热点,并取得了大量的研究成果,部分已经在工业生产中得到了应用.由于电子束焊接属于熔化焊接,因此在异种金属连接中也存在冶金过程带来的困难.文中对异种材料的真空电子束焊接的研究现状进行了分析,对不同类型的异种材料接头真空电子束焊接中存在的问题和解决方法进行了总结,并提出了今后异种材料真空电子束焊接的研究重点.