TC4鈦合金激光焊對(duì)接接頭超塑變形顯微組織

采用雙面潛弧焊焊接了45mm厚的tc4鈦合金,得到了內(nèi)部無(wú)缺陷的對(duì)接接頭,采用光學(xué)顯微鏡分析了接頭的顯微組織。結(jié)果表明:焊縫為β柱狀晶,柱狀晶內(nèi)為α′馬氏體組成的網(wǎng)籃組織,先焊焊縫受后一道焊縫影響,α′馬氏體呈條狀,后焊焊縫高溫停留時(shí)間較短,冷卻后α′馬氏體為針狀;熱影響區(qū)分為部分重結(jié)晶區(qū)、過(guò)渡區(qū)、細(xì)晶區(qū)與粗晶區(qū),且皆為等軸晶,但尺寸及形態(tài)不同;部分重結(jié)晶區(qū)為等軸α、β組織;過(guò)渡區(qū)為等軸α、針狀α′馬氏體和殘留β晶粒組織;細(xì)晶區(qū)則為針狀α′馬氏體和殘留β晶粒;粗晶區(qū)組織為網(wǎng)籃狀α′馬氏體和殘留β晶粒。

進(jìn)行了母材氫含量為0.008%和0.023%的tc4鈦合金氬弧焊焊接頭力學(xué)性能試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在變形開(kāi)始階段氫引起的軟化和后期階段的硬化和脆化現(xiàn)象.室溫下,變形速度在10-2-10-3s-1范圍內(nèi)面縮很低,出現(xiàn)脆性.分析認(rèn)為,軟化是由于氫減弱晶格結(jié)合強(qiáng)度、加快位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所致,硬化和脆化則是由于氫在晶界附近富集和位錯(cuò)堆積難以運(yùn)動(dòng)所致.為恢復(fù)因氫降低的力學(xué)性能,應(yīng)進(jìn)行真空去氫處理.

采用對(duì)接焊方法,對(duì)比研究了tc4鈦合金薄板光纖激光焊接和yag激光焊接接頭的宏觀形狀特征,分析了兩種焊接熱源在焊縫背寬比相同時(shí)的接頭拉伸性能差異,并獲得了焊接熱輸入對(duì)光纖激光焊接接頭宏觀形狀與拉伸性能的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:光纖激光焊縫背寬比常常大于yag激光焊縫,焊接接頭的強(qiáng)度和塑性均高于yag激光焊接接頭。在穩(wěn)定光纖激光全熔透深熔焊接條件下,焊縫背寬比和焊接接頭的拉伸性能隨焊接熱輸入的增加呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢(shì),當(dāng)焊接熱輸入為40j/mm,焊縫背寬比約0.8時(shí),光纖激光焊接接頭具有最好的拉伸性能,抗拉強(qiáng)度為1133.72mpa,斷后伸長(zhǎng)率為14.32%。

采用統(tǒng)計(jì)分析的方法研究了固溶氫對(duì)tc4鈦合金電子束焊接頭疲勞壽命的影響,并對(duì)接頭試樣的疲勞斷裂位置和疲勞斷口形貌進(jìn)行了觀察與分析。結(jié)果表明,氫顯著降低了tc4鈦合金試樣的疲勞壽命,氫含量0.028%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鈦合金的疲勞壽命僅為未充氫試樣的一半,當(dāng)氫含量增大到0.120%時(shí),疲勞壽命降到了未充氫的五分之一。疲勞試樣多數(shù)斷于接頭的熱影響區(qū),造成這一結(jié)果的主要原因是熱影響區(qū)的組織不均勻性和氫含量相對(duì)較高。斷口的形貌特征表明,氫促進(jìn)了疲勞裂紋的萌生和增加了裂紋擴(kuò)展的速度,導(dǎo)致鈦合金電子束焊接頭的疲勞壽命顯著降低。

顯微組織對(duì)醫(yī)用TC4鈦合金U型釘縮口的影響

采用氣脹成形方法對(duì)ta15鈦合金四層結(jié)構(gòu)芯板加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的激光焊接(lbw)/超塑成形(spf)技術(shù)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,滿足超塑成形的最佳激光穿透焊接工藝參數(shù)為:功率2300w,焊接速率0.8m·min-1,離焦量+1;最佳超塑成形參數(shù)為:成形溫度930℃,成形壓力2.0mpa,成形時(shí)間60min;芯板加強(qiáng)結(jié)構(gòu)成形效果良好。

首次對(duì)tc4鈦合金板進(jìn)行了激光沖擊成形實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)現(xiàn)了tc4板的激光沖擊成形。并利用金相顯微鏡、掃描電鏡(sem)和顯微硬度計(jì)分析了沖擊成形后試樣組織結(jié)構(gòu)和表層硬度的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明激光沖擊成形技術(shù)不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)tc4鈦合金板的成形,而且還可以提高了tc4鈦合金板的物理和力學(xué)性能。最后通過(guò)與sus304不銹鋼成形效果的比較,說(shuō)明了tc4鈦合金比sus304不銹鋼更難成形。

Q235鋼對(duì)接接頭熔化焊金相組織

四、曲面工件對(duì)接接頭的超聲檢測(cè) 1、基本要求 曲面工作是指（檢測(cè)面）直徑小于或等于500mm的承壓設(shè)備，其檢測(cè)方法基 本與9.2節(jié)所述的平板對(duì)接焊接接頭的檢測(cè)方法類(lèi)似。但曲面工件縱縫和環(huán)縫因 其曲率的原因，有其自身特點(diǎn)。 1.1.檢測(cè)條件的選擇 （1）探頭應(yīng)根據(jù)工件的曲率和材料厚度選擇探頭k值，為了達(dá)到較好 的耦合宜選用小晶片探頭。 曲面縱縫檢測(cè)與管材縱向缺陷檢測(cè)類(lèi)似，應(yīng)考慮幾何臨界角的限制，確保聲 束能掃查到整個(gè)焊接接頭。為了達(dá)到較好的耦合效果，若曲率較大，應(yīng)將探頭接 觸面修磨成與工件外表面相吻合的曲面，此時(shí)應(yīng)意探頭入射點(diǎn)和k值的變化，并 用曲率試塊作實(shí)際測(cè)定。 曲面環(huán)縫檢測(cè)一般探頭不需修磨也可有較好的耦合效果。若耦合效果不好， 可考慮修磨探頭接觸面。 1.2.對(duì)比試塊 直接采用csk系列標(biāo)準(zhǔn)試塊時(shí)，缺陷定位定量時(shí)考慮

對(duì)聚變堆用clam鋼進(jìn)行了激光焊接試驗(yàn),并對(duì)接頭進(jìn)行740℃/1h焊后回火處理,分別對(duì)熱處理前、后接頭的顯微組織及性能進(jìn)行了研究.結(jié)果表明,獲得了成形良好、無(wú)缺陷的焊接接頭;焊態(tài)下,焊縫由淬硬的板條馬氏體和大量的δ鐵素體組織組成.完全淬火區(qū)由板條馬氏體和極少量的δ鐵素體組成,其硬度高達(dá)545hv;焊后熱處理使焊縫及完全淬火區(qū)的板條馬氏體分別轉(zhuǎn)變?yōu)樘蓟飶浬⒎植嫉幕鼗瘃R氏體和回火索氏體組織.顯著降低了接頭的淬硬程度,最大硬度僅比母材高約15%;焊后回火熱處理前、后接頭的抗拉強(qiáng)度均高于基體母材,雖然焊后熱處理使接頭強(qiáng)度有所降低,但仍達(dá)到原始母材的98%以上.

利用光纖激光對(duì)激光熔化沉積tc17鈦合金與鍛造tc17鈦合金薄板進(jìn)行了激光熱導(dǎo)熔化焊接,利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、x射線衍射儀和顯微硬度計(jì)分析了接頭的組織結(jié)構(gòu)及顯微硬度分布。結(jié)果表明,tc17鈦合金激光熔化沉積件及鍛件薄壁板狀試樣激光焊接接頭凝固組織為沿未熔母材外延定向生長(zhǎng)的細(xì)小樹(shù)枝晶組織。鍛造鈦合金焊縫熱影響區(qū)(haz)大且熱影響區(qū)β晶粒發(fā)生了嚴(yán)重的長(zhǎng)大現(xiàn)象,而激光熔化沉積鈦合金焊縫熱影響區(qū)小且熱影響區(qū)β晶粒尺寸幾乎無(wú)明顯變化,表現(xiàn)出優(yōu)異的焊接熱穩(wěn)定性。無(wú)論鍛造鈦合金還是激光熔化沉積鈦合金,其焊縫區(qū)顯微硬度高于母材,熱影響區(qū)顯微硬度低于母材。

基于40cr待焊面表層實(shí)施激光淬火組織超細(xì)化處理后,與qcr0.5異材實(shí)施恒溫超塑性固態(tài)焊接可行性分析的基礎(chǔ)上,探討了恒溫超塑性固態(tài)焊接的接頭形成過(guò)程。試驗(yàn)結(jié)果表明:在40cr與qcr0.5超塑性固態(tài)焊接的過(guò)程中,硬度較低的qcr0.5首先在硬度較高的40cr焊接面凸起處粘結(jié),同時(shí)發(fā)生元素?cái)U(kuò)散,隨焊接過(guò)程的進(jìn)行,粘結(jié)物逐漸增多,元素?cái)U(kuò)散加劇,最終實(shí)現(xiàn)異材的超塑性固態(tài)連接。

利用ｘ射線衍射分析和掃描電鏡，研究了金剛石鋸片激光焊接接頭的成分和組織，并測(cè)試了接頭的力學(xué)性能。試驗(yàn)表明，刀頭材料對(duì)焊接質(zhì)量有重要影響，焊縫的成分和組織是不均勻的，光束偏移量對(duì)焊縫成分和組織有很大影響

通過(guò)對(duì)tc4-dt鈦合金焊接接頭顯微組織的觀察和疲勞斷裂過(guò)程的原位觀測(cè),分析了焊接接頭的顯微組織特征,研究了焊接接頭的疲勞裂紋萌生與擴(kuò)展行為。結(jié)果表明:tc4-dt焊接接頭疲勞斷裂于母材區(qū),疲勞裂紋萌生于試樣的邊緣,裂紋既可以沿著初生α相擴(kuò)展又能直接切過(guò)初生α相擴(kuò)展,裂紋的萌生壽命占整個(gè)疲勞壽命的比例較大,裂紋的擴(kuò)展壽命很短。

采用單邊缺口試樣，用掃描電鏡觀察了tc4-dt鈦合金母材及電子束焊接接頭焊縫區(qū)與熱影響區(qū)的疲勞斷口，分別分析了疲勞裂紋起裂源、擴(kuò)展區(qū)及瞬斷區(qū)的斷口形貌特征。結(jié)果表明，疲勞裂紋均起裂于試樣缺口根部，并由試樣的一側(cè)擴(kuò)展到另一側(cè)，裂紋擴(kuò)展初期均沿一定的結(jié)晶面擴(kuò)展，屬于脆性穿晶斷裂；母材和熱影響區(qū)的瞬斷部位均有明顯的韌窩出現(xiàn)，屬于塑性沿晶斷裂，而焊縫區(qū)斷口上韌窩不明顯；熱影響區(qū)疲勞斷口有疲勞條帶出現(xiàn)，但在母材和焊縫區(qū)斷口上很難看見(jiàn)。

采用光纖激光焊接az91d鎂合金,借助金相顯微鏡、x射線衍射儀、掃描電鏡、透射電鏡分別對(duì)焊接接頭的微觀組織結(jié)構(gòu)、相組成、斷口形貌進(jìn)行分析。結(jié)果表明:光纖激光焊接az91d鎂合金,能夠得到無(wú)明顯缺陷的焊接接頭,焊縫組織為細(xì)小的柱狀晶組織,接頭熱影響區(qū)小。焊縫組織由過(guò)飽和α-mg固溶體和al2mg相組成,焊縫金屬冷卻速度較快,沒(méi)有β-mg17al12脆性相析出。α-mg晶內(nèi)和晶界上有少量al2mg析出物,且存在大量位錯(cuò)線和位錯(cuò)胞。斷口特征為韌脆混合斷裂形式,有微小裂紋存在。

采用光纖激光焊接amca403鎂合金。分析了焊接接頭的微觀組織、硬度變化及不同焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響規(guī)律及機(jī)理。結(jié)果表明:光纖激光焊接amca403鎂合金,能夠得到無(wú)明顯缺陷的焊接接頭。試驗(yàn)中出現(xiàn)了熱導(dǎo)焊和深熔焊兩種焊接模式。在一定參數(shù)范圍內(nèi)熱輸入是影響焊接模式和焊縫形狀的主要因素。焊縫區(qū)晶粒比母材細(xì)化,顯微硬度明顯提高。同一功率下,隨焊接速度提高,焊縫晶粒減小,硬度增大。

通過(guò)真空自耗熔煉制備的tc4合金鑄錠,經(jīng)開(kāi)坯鍛造后,終鍛成棒坯并機(jī)加工成擠壓管材用坯料,隨后在不同工藝條件下擠壓,以獲得球形氣瓶用具有細(xì)晶組織特征的超塑性tc4合金管材。研究了工藝參數(shù)對(duì)擠壓管材的組織及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:對(duì)擠壓前的坯料在1050℃進(jìn)行β固溶預(yù)處理,然后在950℃對(duì)兩相區(qū)擠壓,可獲得晶粒尺寸達(dá)5～10μm的細(xì)晶組織,管材超塑性拉伸伸長(zhǎng)率達(dá)600%～900%,有效地保證了球形氣瓶的超塑性成型。

各種型鋼對(duì)接接頭參考值 1．等邊角鋼對(duì)接接頭參考值(mm) 角鋼對(duì)接接頭角鋼接頭角鋼長(zhǎng)(l)空隙(δ)焊縫高(h)角鋼對(duì)接接頭角鋼接頭角鋼長(zhǎng)(l) 空隙 (δ) 焊縫高(h) 50×50×5 50×50×6 60×60×5 60×60×6 65×65×6 65×65×8 75×75×6 75×75×8 80×80×6 80×80×8 90×90×8 90×90×10 100×100×8 100×100×10 50×50×5 50×50×6 60×60×5 60×60×6 65×65×6 65×65×8 75×75×6 75×75×8 80×80×6 80×80×8 90×90×8 90×90×10 100×100×8 100×100×10 210 220 230

鋁合金在采用對(duì)接接頭膠接時(shí)能保證連接強(qiáng)度,但其應(yīng)力分布不容易分析.通過(guò)數(shù)值分析方法,在ansys軟件平臺(tái)中通過(guò)搭建兩種不同形式的鋁合金對(duì)接接頭,研究模型彎曲時(shí)其應(yīng)力分布情況.膠層應(yīng)力在兩端部分波動(dòng)較大,在中間應(yīng)力分布比較有規(guī)則,x、y與第一主應(yīng)力與膠結(jié)長(zhǎng)度幾乎成線性分布,而膠層的平均應(yīng)力關(guān)于膠層的中點(diǎn)位置幾乎呈現(xiàn)對(duì)稱(chēng)的拋物線分布.基于以上規(guī)律可以為鋁合金在受到載荷時(shí)對(duì)接頭的設(shè)計(jì)提供一定的方法和建議.

鋁合金平板對(duì)接焊接接頭變形及損傷行為研究

應(yīng)用tig焊獲得焊縫質(zhì)量良好的6061鋁合金對(duì)接焊接接頭,進(jìn)行靜態(tài)拉伸試驗(yàn);試驗(yàn)結(jié)果表明,試樣大多斷裂在距焊縫熔合線邊緣7~9mm處的軟化區(qū);應(yīng)用雙孔微剪切試驗(yàn)與有限元結(jié)合獲得焊接接頭各微區(qū)的力學(xué)性能及損失參數(shù),提供給有限元計(jì)算,建立靜態(tài)拉伸試驗(yàn)的有限元模型,并與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證模型的正確性,在此基礎(chǔ)上研究高匹配和低匹配焊接接頭及試樣相對(duì)寬度對(duì)焊接接頭失效行為的影響,結(jié)果表明,對(duì)于低匹配焊接接頭,接頭越窄越容易失效,所以應(yīng)盡量選擇較寬的焊接接頭;對(duì)于高匹配焊接接頭,接頭越窄,越不容易失效,所以建議應(yīng)盡量選擇較窄的焊接接頭.