TC4鈦合金激光焊對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,得到了內部無缺陷的對接接頭,采用光學顯微鏡分析了接頭的顯微組織。結果表明:焊縫為β柱狀晶,柱狀晶內為α′馬氏體組成的網籃組織,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間較短,冷卻后α′馬氏體為針狀;熱影響區(qū)分為部分重結晶區(qū)、過渡區(qū)、細晶區(qū)與粗晶區(qū),且皆為等軸晶,但尺寸及形態(tài)不同;部分重結晶區(qū)為等軸α、β組織;過渡區(qū)為等軸α、針狀α′馬氏體和殘留β晶粒組織;細晶區(qū)則為針狀α′馬氏體和殘留β晶粒;粗晶區(qū)組織為網籃狀α′馬氏體和殘留β晶粒。

進行了母材氫含量為0.008%和0.023%的tc4鈦合金氬弧焊焊接頭力學性能試驗,發(fā)現(xiàn)在變形開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范圍內面縮很低,出現(xiàn)脆性.分析認為,軟化是由于氫減弱晶格結合強度、加快位錯運動所致,硬化和脆化則是由于氫在晶界附近富集和位錯堆積難以運動所致.為恢復因氫降低的力學性能,應進行真空去氫處理.

采用對接焊方法,對比研究了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的接頭拉伸性能差異,并獲得了焊接熱輸入對光纖激光焊接接頭宏觀形狀與拉伸性能的影響規(guī)律。試驗結果表明: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,當焊接熱輸入為40j/mm,焊縫背寬比約0.8時,光纖激光焊接接頭具有最好的拉伸性能,抗拉強度為1133.72mpa,斷后伸長率為14.32%。

采用統(tǒng)計分析的方法研究了固溶氫對tc4鈦合金電子束焊接頭疲勞壽命的影響,并對接頭試樣的疲勞斷裂位置和疲勞斷口形貌進行了觀察與分析。結果表明,氫顯著降低了tc4鈦合金試樣的疲勞壽命,氫含量0.028%(質量分數(shù))的鈦合金的疲勞壽命僅為未充氫試樣的一半,當氫含量增大到0.120%時,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較高。斷口的形貌特征表明,氫促進了疲勞裂紋的萌生和增加了裂紋擴展的速度,導致鈦合金電子束焊接頭的疲勞壽命顯著降低。

顯微組織對醫(yī)用TC4鈦合金U型釘縮口的影響

采用氣脹成形方法對ta15鈦合金四層結構芯板加強結構的激光焊接(lbw)/超塑成形(spf)技術進行了研究。結果表明,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,成形時間60min;芯板加強結構成形效果良好。

首次對tc4鈦合金板進行了激光沖擊成形實驗研究,實現(xiàn)了tc4板的激光沖擊成形。并利用金相顯微鏡、掃描電鏡(sem)和顯微硬度計分析了沖擊成形后試樣組織結構和表層硬度的變化。實驗結果表明激光沖擊成形技術不但可以實現(xiàn)對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性能。最后通過與sus304不銹鋼成形效果的比較,說明了tc4鈦合金比sus304不銹鋼更難成形。

Q235鋼對接接頭熔化焊金相組織

四、曲面工件對接接頭的超聲檢測 1、基本要求 曲面工作是指（檢測面）直徑小于或等于500mm的承壓設備，其檢測方法基 本與9.2節(jié)所述的平板對接焊接接頭的檢測方法類似。但曲面工件縱縫和環(huán)縫因 其曲率的原因，有其自身特點。 1.1.檢測條件的選擇 （1）探頭應根據(jù)工件的曲率和材料厚度選擇探頭k值，為了達到較好 的耦合宜選用小晶片探頭。 曲面縱縫檢測與管材縱向缺陷檢測類似，應考慮幾何臨界角的限制，確保聲 束能掃查到整個焊接接頭。為了達到較好的耦合效果，若曲率較大，應將探頭接 觸面修磨成與工件外表面相吻合的曲面，此時應意探頭入射點和k值的變化，并 用曲率試塊作實際測定。 曲面環(huán)縫檢測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.對比試塊 直接采用csk系列標準試塊時，缺陷定位定量時考慮

對聚變堆用clam鋼進行了激光焊接試驗,并對接頭進行740℃/1h焊后回火處理,分別對熱處理前、后接頭的顯微組織及性能進行了研究.結果表明,獲得了成形良好、無缺陷的焊接接頭;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、后接頭的抗拉強度均高于基體母材,雖然焊后熱處理使接頭強度有所降低,但仍達到原始母材的98%以上.

利用光纖激光對激光熔化沉積tc17鈦合金與鍛造tc17鈦合金薄板進行了激光熱導熔化焊接,利用光學顯微鏡、掃描電鏡、x射線衍射儀和顯微硬度計分析了接頭的組織結構及顯微硬度分布。結果表明,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的細小樹枝晶組織。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)生了嚴重的長大現(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晶粒尺寸幾乎無明顯變化,表現(xiàn)出優(yōu)異的焊接熱穩(wěn)定性。無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待焊面表層實施激光淬火組織超細化處理后,與qcr0.5異材實施恒溫超塑性固態(tài)焊接可行性分析的基礎上,探討了恒溫超塑性固態(tài)焊接的接頭形成過程。試驗結果表明:在40cr與qcr0.5超塑性固態(tài)焊接的過程中,硬度較低的qcr0.5首先在硬度較高的40cr焊接面凸起處粘結,同時發(fā)生元素擴散,隨焊接過程的進行,粘結物逐漸增多,元素擴散加劇,最終實現(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，并測試了接頭的力學性能。試驗表明，刀頭材料對焊接質量有重要影響，焊縫的成分和組織是不均勻的，光束偏移量對焊縫成分和組織有很大影響

通過對tc4-dt鈦合金焊接接頭顯微組織的觀察和疲勞斷裂過程的原位觀測,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展行為。結果表明: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相擴展又能直接切過初生α相擴展,裂紋的萌生壽命占整個疲勞壽命的比例較大,裂紋的擴展壽命很短。

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、擴展區(qū)及瞬斷區(qū)的斷口形貌特征。結果表明，疲勞裂紋均起裂于試樣缺口根部，并由試樣的一側擴展到另一側，裂紋擴展初期均沿一定的結晶面擴展，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。

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、透射電鏡分別對焊接接頭的微觀組織結構、相組成、斷口形貌進行分析。結果表明:光纖激光焊接az91d鎂合金,能夠得到無明顯缺陷的焊接接頭,焊縫組織為細小的柱狀晶組織,接頭熱影響區(qū)小。焊縫組織由過飽和α-mg固溶體和al2mg相組成,焊縫金屬冷卻速度較快,沒有β-mg17al12脆性相析出。α-mg晶內和晶界上有少量al2mg析出物,且存在大量位錯線和位錯胞。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)對焊縫成形的影響規(guī)律及機理。結果表明:光纖激光焊接amca403鎂合金,能夠得到無明顯缺陷的焊接接頭。試驗中出現(xiàn)了熱導焊和深熔焊兩種焊接模式。在一定參數(shù)范圍內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。

通過真空自耗熔煉制備的tc4合金鑄錠,經開坯鍛造后,終鍛成棒坯并機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晶組織特征的超塑性tc4合金管材。研究了工藝參數(shù)對擠壓管材的組織及力學性能的影響。結果表明:對擠壓前的坯料在1050℃進行β固溶預處理,然后在950℃對兩相區(qū)擠壓,可獲得晶粒尺寸達5～10μm的細晶組織,管材超塑性拉伸伸長率達600%～900%,有效地保證了球形氣瓶的超塑性成型。

鋁合金平板對接焊接接頭變形及損傷行為研究

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

采用功率為4kw的nd:yag激光器,對6mm厚clam鋼板采用不同的焊接參數(shù)進行了激光焊接試驗,焊后對部分試樣進行回火處理.分別對焊后和回火試樣的硬度和微觀組織結構進行了測試和觀察.結果表明,回火處理前焊接接頭金相組織主要為粗大的板條馬氏體,隨著焊接速度的提高,焊縫硬度有所提高;回火處理后焊接接頭金相組織為板條特征明顯的回火馬氏體,使用掃描電鏡對回火后焊接接頭進行觀察發(fā)現(xiàn)在原奧氏體晶界和馬氏體板條上有碳化物析出,導致焊縫區(qū)的硬度相對母材略有提高,焊接熱影響區(qū)未出現(xiàn)軟化現(xiàn)象.

對核聚變反應堆用低活化馬氏體鋼進行了激光焊接試驗,并對焊接接頭的顯微組織和力學性能進行了測試分析。結果表明,對低活化馬氏體鋼進行激光焊接可以獲得高質量的焊接接頭;焊縫組織主要為板條狀馬氏體,硬度可達530hv;熱影響區(qū)(haz)包括粗晶區(qū)和細晶區(qū),粗晶區(qū)為粗大的珠光體,細晶區(qū)為細小的珠光體和鐵素體的混合組織,最低硬度為220hv;焊接接頭有很好的力學性能,抗拉強度高達775mpa。