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.     

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％.     

PM-TZM钼合金电子束焊接特性

为研究PM-TZM钼合金电子束焊接特性,对其进行了电子束焊接试验,分别对接头显微组织及力学性能进行了分析. 结果表明,PM-TZM钼合金电子束焊缝呈“钉状”几何特征,熔合线附近有链状气孔出现. 焊缝区由粗大的等轴晶及柱状晶组成,热影响区晶粒相比于母材明显长大. 接头各区域硬度值不同,焊缝区硬度与母材相当,硬度最低值出现在两侧热影响区.PM-TZM合金电子束焊接接头有较大的性能损失. 接头室温最高抗拉强度378 MPa,为母材抗拉强度的47%,1 000℃抗拉强度168 MPa. 接头拉伸断裂均发生于焊缝区,呈典型的脆性解理断裂特征.     

Ti600和Ni-25%Si合金钎焊接头性能及失效机理分析

采用Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料对高温钛合金Ti600和Ni-25%Si (原子分数,%)合金进行钎焊试验,重点研究了钎焊温度对镍硅与钛合金接头组织及性能的影响,结合接头组织特征及断口结构分析阐明了Ti600和Ni-25%Si合金钎焊接头的失效机理. 结果表明,钎缝内部包含多个区域,随着连接温度从900 ℃上升至980 ℃,包含(Ti,Zr)₂Si和Ti₂Ni相的区域逐渐消失,包含Ti₅Si₃和Ti₂Ni相的区域逐渐变厚,最终占据全部钎缝. 力学性能分析表明,随着钎焊温度的升高,接头抗剪强度先增大后降低. 当钎焊温度为960 ℃时,接头的抗剪强度能够达到峰值177 MPa. 在脆性Ti₂Ni相基体上弥散分布的Ti₅Si₃相颗粒破坏了Ti₂Ni相的连续性,阻碍了裂纹在钎缝内部的扩展是钎焊接头抗剪强度提升的根本原因.     

先进材料与异种材料电子束焊接研究进展

电子束焊接是近年来飞速进步、蓬勃发展的一种先进连接技术,随着技术工艺的日益成熟,其在工业领域的竞争力也日渐增强,已为工业部门所广泛接受.文中综述了电子束焊接在高温钛合金、高温合金、难熔金属、金属间化合物等先进材料与各类互相固溶的、难以互溶的异种材料连接方面的研究现状,对国内外在焊接缺陷控制、焊接工艺优化、焊接机理研究等方面取得的典型研究成果进行了简要介绍,并从中概括总结了先进材料与异种材料电子束焊接的具体问题,归纳阐述了先进材料与异种材料电子束焊接中所采用的能量控制与冶金调控等特色技术方法.     

60mm厚TC4钛合金电子束焊接头疲劳性能

针对大厚度钛合金在海洋领域的应用,开展了60 mm厚TC4钛合金电子束焊接(EBW)接头疲劳性能的研究. 对EBW接头和母材的疲劳性能进行测试,分析接头疲劳性能的均匀性,绘制S-N曲线对比分析母材与接头的疲劳性能,并采用扫描电镜观察疲劳试样断口以解明断裂路径. 结果表明,EBW接头疲劳性能测试断裂多发生在母材,少数断裂在热影响区,接头疲劳性能沿熔深方向由上至下逐步降低,电子束焊接接头比母材高出10%,接头疲劳试验断口可分为疲劳源区、裂纹稳定扩展区和瞬断区3个典型区域,裂纹起源于试件表面边缘处.     

热输入对TiAl基合金电子束焊接头性能的影响

采用不同的焊接工艺参数对Ti43Al9V0.3Y(原子分数,%)合金进行电子束焊接,分析了不同的焊接热输入对接头组织、焊缝成形及抗拉强度的影响.结果表明,随焊接热输入的增大接头的抗拉强度也增大,但热输入过大时强度降低.TiAl基合金性能对组织非常敏感,电子束焊接时接头组织转变不充分造成变形能力差,极易形成宏观横向裂纹和纵向弧坑微裂纹.近缝区组织和硬度过渡剧烈,是接头中的薄弱环节,因此裂纹大多从弧坑扩展到近缝区而断裂.断裂性质为脆性断裂,断裂特征为解理断裂和穿晶断裂,还具有分层、穿层的断裂特征.     

电弧力对TIG焊接熔池液面形态影响的数值模拟

在建立TIG焊接熔池液面三维形状模型基础上,对电弧力作用于熔池液面进行了表征,采用Surface Evolver有限元分析软件进行数值模拟,研究了电弧力对TIG焊接熔池液面三维形态的影响.得到了有电弧作用时,熔池的三维形态和熔池各液面参数随电弧力大小变化的规律.结果表明,在熔池形状一定时(正面、背面熔化区域半径和板厚一定),电弧力的作用深度增加会引起熔池上、下液面和固液面的表面积均增加,其中电弧力的大小对TIG焊接熔池的上液面影响程度大于下液面.这些分析结果为探讨TIG焊接熔池的各类问题提供了基础.     

真空电子束焊接技术应用研究现状

简要概括了真空电子束焊接技术在不同材料连接方面的应用现状及研究发展动态,包括铝及其合金、钢铁材料、铜及铜合金、钛及钛合金、难熔金属钨/钽/铌/钼及其合金、金属间化合物及复合材料电子束焊接的发展现状。针对电子束焊接技术,简述了国内外学者已取得的部分研究成果,包括工艺试验、组织分析、数值模拟和力学性能等;分析了目前电子束焊接技术在材料连接方面还存在的问题,并展望了电子束焊接技术应向高温新型结构材料、异种材料、功能复合材料等方向发展,丰富了连接过程中的理论基础,揭示了工艺与组织及性能的对应关系,扩展了电子束焊接技术的应用领域。     

真空电子束焊接35CrMnSi钢

对35CrMnS i钢电子束焊接进行了研究.结果表明,电子束焊接接头成形良好,无焊接缺陷产生.焊缝完全奥氏体化,在随后的快速冷却后形成以板条马氏体为主,并有少量残余奥氏体的组织.热影响区分为过热区、正火区和不完全淬火区,过热区为粗大马氏体组织,正火区为马氏体和贝氏体混合组织,而不完全淬火区为马氏体和铁素体混合组织.接头...