氢对TC4钛合金电子束焊接头疲劳断裂特性的影响

对大厚度钛合金电子束焊接接头的显微组织、相组成和冷隔缺陷进行研究。结果表明，焊缝区组织为马氏体α′相；热影响区由细晶区和粗晶区两部分组成，细晶区组织为初生α相＋β相＋等轴α相，粗晶区组织为少量的初生α相＋针状α′相；母材区组织基本上都是长条状和块状的初生α相，其间分布着少量残余β相。对冷隔的形成原因进行了分析，并提出了预防措施。

采用双面潜弧焊焊接了45mm厚的tc4钛合金,得到了内部无缺陷的对接接头,采用光学显微镜分析了接头的显微组织。结果表明:焊缝为β柱状晶,柱状晶内为α′马氏体组成的网篮组织,先焊焊缝受后一道焊缝影响,α′马氏体呈条状,后焊焊缝高温停留时间较短,冷却后α′马氏体为针状;热影响区分为部分重结晶区、过渡区、细晶区与粗晶区,且皆为等轴晶,但尺寸及形态不同;部分重结晶区为等轴α、β组织;过渡区为等轴α、针状α′马氏体和残留β晶粒组织;细晶区则为针状α′马氏体和残留β晶粒;粗晶区组织为网篮状α′马氏体和残留β晶粒。

进行了母材氢含量为0.008%和0.023%的tc4钛合金氩弧焊焊接头力学性能试验,发现在变形开始阶段氢引起的软化和后期阶段的硬化和脆化现象.室温下,变形速度在10-2-10-3s-1范围内面缩很低,出现脆性.分析认为,软化是由于氢减弱晶格结合强度、加快位错运动所致,硬化和脆化则是由于氢在晶界附近富集和位错堆积难以运动所致.为恢复因氢降低的力学性能,应进行真空去氢处理.

利用电子束焊接方法,焊接厚6mm的ta12钛合金板材。通过拉伸实验、持久实验和疲劳实验对焊接接头的力学性能进行研究,同时对疲劳断口进行分析。结果表明:在室温和550℃时,焊接接头强度与母材相当;在室温时,焊接接头的塑性与母材存在明显差异,焊接接头的延伸率与母材相比有所下降;而在550℃时,焊接接头塑性与母材相当或略大。疲劳断裂位置位于靠近熔合线附近的焊缝区域,裂纹源处于试样亚表面处;焊缝中存在气孔缺陷,但没有观察到由气孔形成的裂纹源;在疲劳实验过程中气孔起加速裂纹扩展的作用,气孔越靠近表面对疲劳性能的影响越大。

铝合金因其良好的性能在航空航天、交通工具、机械制造等领获得了广泛应用,其焊接性限制了铝合金的进一步应用和发展。电子束焊因其熔透性高、接头性能优良等优点成为铝合金焊接的重要方法之一。简述了电子束焊接的基本原理和特点,综述了铝合金电子束焊在工艺、接头组织性能、接头缺陷预测和有限元数值模拟技术等方面的研究工作,展望了铝合金电子束焊接的发展方向,对于今后系统开展铝合金电子束焊接具有一定的参考。

通过对tc4板材进行两种t型接头的激光焊接试验,分析了酸洗、焊接环境及焊后修复对钛合金激光焊接接头质量的影响,实验结果表明,钛合金激光焊具有较强的气孔倾向,酸洗及焊后重熔并未明显改善接头气孔的情况,但气孔数量对湿度的变化较为敏感。不同焊接试验的结果统计表明,虽然接头存在大量气孔,但只有位于上下两侧板材的贴合面处的这一小部分气孔才会造成受力面积的减小,因此接头整体仍具有较高的抗剪力。

选用yg30硬质合金与45钢进行电子束对接焊复合试验,用扫描电镜、波长分散x射线谱仪对焊接接头显微组织进行了分析。结果表明:当电子束电流小、焊接速度慢时,焊接接头易形成有害的η相,η相分布于yg30/焊缝界面区域,并聚集长大,η相层厚度约10μm;焊接过程中硬质合金脱碳和铁向硬质合金迁移是η相形成的主要原因。

DINENISO5817钢、镍、钛及其合金熔焊接头(不包括电子束焊接)缺陷的质量等级

2003年12月 钢、镍、钛及其合金熔焊接头 （不包括电子束焊接）缺陷的 质量等级（iso5817:2003） dineniso5817的英文版本 din eniso5817 ics25.160.40取代了dinen25817，1992年9月版本 欧洲标准eniso5817具有din标准的地位。 在文中使用逗号代表十进制标记。 国家前言 本标准的出版印刷基于cen/tc121的一个决定，即接受iso5817国际标准作为一个欧洲的标准，并且 不加修改。 此次出版印刷，在德国的负责机构是焊接标准委员会。 本标准的目的，是用来提供一种方法，为在多种应用中对焊接头进行评估（例如钢结构工程、压力容器、 水下焊接等）和测试（例如焊接工审核或者焊接工艺审核测试）提供规范。 本标准为熔焊接头和装配质量的评估提供了一个基础。它假定实

采用ansys有限元分析软件,建立12mm厚tc4钛合金平板电子束焊接温度场和应力场的三维有限元数值计算模型。模型采用圆锥体热源考虑电子束焊接时的小孔效应;材料的热学、力学性能参数随温度变化;相变和熔池内液体的对流散热通过比热和热导率的变化实现。计算结果表明:钛合金电子束焊接时,熔池呈典型的卵形分布。高值纵向残余拉应力集中分布在焊缝中心线两侧距焊缝中心线4mm的区域内,平板内部出现接近材料屈服极限的局部三维残余拉应力状态。实验得到的焊缝宏观形貌和小孔释放法检测到的焊接残余应力对计算结果进行验证,实验结果和计算结果吻合较好,证明了有限元模型的正确性。

通过对ti-6al-4v合金板材预制一定深度的疲劳裂纹,研究母材与焊缝区疲劳裂纹尖端的tem显微形态。结果表明:经历疲劳循环后,位错密度大大增加,α/β相界面位错密度高,易成为位错形核的源区;在周期性疲劳载荷的作用下,位错以源区为原点呈放射状向四周发散运动;在焊缝区马氏体板条之间的细碎相之间,位错聚集严重,说明细碎相也易成为位错萌生的源区,从而成为疲劳裂纹形核的源区;在焊缝区马氏体板条宽度越窄,位错聚集密度越高,易成为疲劳裂纹萌生的位置。此外,tem观察证实了裂纹尖端存在一定尺寸的塑性变形区。通过焊接接头分区的tem对比分析,获得焊缝区比母材区更易萌生疲劳裂纹的相关证据。

显微组织对医用TC4钛合金U型钉缩口的影响

首先对50mm厚ta15钛合金平板分别采用堆焊和对焊两种方法进行电子束焊接,然后采用盲孔法测量了热处理和未热处理情况下焊接试件残余应力的分布情况.测量发现,对接焊和堆焊试件上表面纵向应力在焊缝和热影响区呈现较大的拉应力,且对接焊试件的纵向应力大于堆焊试件;上表面横向残余应力幅值较低,且整体呈现压应力分布.下表面的横纵应力整体上为压应力,且横纵应力的分布和大小非常接近.结果表明,热处理工艺造成各试板的横纵应力趋于一致,整个试板上的应力趋于均匀化,且堆焊试件的均匀化程度更明显.

采用金相显微镜观察了钛合金激光对接接头超塑性变形前后各区域显微组织,并分析其形成机理.结果表明,变形温度的增加或应变速率的降低有利于tc4合金接头超塑变形,母材晶粒发生一定程度的长大,且α相的数量相对减小,而晶间β相数量逐渐增加,两相都有等轴化趋势;焊缝超塑性变形时,针状组织增厚成为片层状.变形过程中片层组织被打断,片层长度变短,具有球化的趋势;超塑性变形后焊缝截面显微硬度最大为380hv,与变形前焊缝相比降低约50hv,满足实际承载需求.

对inconel718高温合金12mm厚板的真空电子束焊(ebw)接头整体及分层的显微组织和高温力学性能进行了研究。结果表明:经熔透焊+修饰焊的接头,焊缝中心的上、下层为树枝晶,中层为柱状晶;热影响区由上层至下层晶粒长大程度逐渐减小。经固溶+双时效热处理后,ebw接头各区域晶界处均有δ相析出,在焊缝中心最多,在热影响区及母材较少,晶粒内部均析出了γ″相。在650℃时,接头整体的抗拉强度σb、屈服强度σs和伸长率δ分别为1100mpa、800mpa和18%,达到了母材的90%、80%和80%。分层切片的力学性能下层最高,σb、σs和δ分别达到了1170mpa、870mpa和18%;上层最低,分别为1080mpa、780mpa和7%。上层断口以脆性断裂为主,中、下层断口以韧性断裂为主。显微硬度分布为焊接中心最低,热影响区与母材较高。晶界δ相的析出数量越多,显微硬度值越低。

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。

截面平行的焊缝是保证中大厚度焊接结构熔合区组织均匀性及力学性能连续性的重要条件,在工程中有着重要应用。本文在对焊缝形貌进行观察及分析的基础上,研究获得平行焊缝的工艺方法。结果表明,对焊接速度、电子束流及聚焦电流等焊接参数进行综合调节,可以有效改变焊缝形貌,使焊缝逐步趋于平行。增加偏摆扫描并控制扫描的频率和幅度,可以获得一系列具有不同熔宽的平行焊缝。

穿透焊接头是钛合金薄壁结构的一种重要接头形式,文中从焊接参数、焊缝成形、焊缝气孔、焊缝金相、拉伸性能和气体含量等几个方面,阐述了活性焊剂技术对于ta15钛合金穿透焊接头的影响,同时与对接接头进行了比较.结果表明,活性焊剂技术对于穿透焊接头的焊接参数、焊缝成形、焊缝气孔和焊缝金相、气体含量等方面的影响规律与对接接头相类似,对于穿透焊接头静载强度的影响幅度与对接接头等同.

本文采用bni-2、bпp-1两种钎料,对1cr18ni9ti不锈钢进行了电子束钎焊和真空钎焊,并对其接头进行了显微组织分析.结果表明,两种钎料电子束钎焊形成的接头显微组织主要都是固溶体;bni-2钎料真空钎焊形成接头的显微组织是由两部分组成的,一部分是位于母材附近的镍固溶体,另一部分是位于钎缝中心的化合物组织;bпp-1钎料真空钎焊形成接头的显微组织是由铜-镍固溶体和钎缝中少量的化合物相组成的.

采用50ti-20zr-20ni-10cu粉末钎料对ti3al-nb合金与tc4合金进行真空钎焊,通过sem、eds、电子探针及拉伸试验研究不同钎焊温度下钎焊接头的显微组织及性能特征。结果表明,钎焊温度升高钎焊接头强度并不提高;不同温度下钎焊接头中靠近tc4合金基体边界处均生成魏氏体组织,随温度升高魏氏体组织粗化程度加剧;整个钎焊接头中ti3al-nb合金基体与钎料的反应程度弱于tc4合金基体。

在钎焊时间3~30min,钎焊温度860~1000℃的条件下,采用agcuti钎料对c/c复合材料和tc4合金进行了钎焊试验。利用扫描电镜及eds能谱分析的方法对接头的界面组织及断口形貌进行了研究。结果表明,接头界面结构为c/c复合材料/tic+c/ticu+tic/ag(s.s)+ti3cu4+ticu/ti3cu4/ticu/ti2cu/ti2cu+ti(s.s)/tc4。由压剪试验测得的接头抗剪强度结果可知,在钎焊温度910℃,保温时间10min的条件下,接头获得的最高抗剪强度为25mpa。接头的断口分析结果表明,接头断裂的位置与被连接界面的碳纤维方向有关,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,断裂主要发生在复合材料与钎料的界面处。

tc4与ta15钛合金氩弧焊疲劳特性对比分析——选用tg4和ta15的氩弧焊焊接件作为研究对象，分别进行4个应力水平下的恒幅疲劳试验。依据文建立的三参数疲劳寿命模型对试验结果进行对比分析，ta15的氩弧焊的疲劳性在10～10范围内略优于tg4氩弧焊，并讨论了可能的影...