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Ti〈,3〉Al激光焊接接头结晶行为及性能研究

专 业: 材料加工工程
关键词: Ti<,3>Al-Nb合金 CO<,2>激光焊接 结晶层 力学性能
分类号: TG401  TG456.7
形 态: 共 63 页 约 41,265 个字 约 1.974 M内容
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内容摘要


Ti<,3>Al合金因其具有密度小、抗高温、耐氧化等突出优点,作为新型的轻质耐高温结构材料,在航空航天领域应用潜力极大。

但是由于Ti<,3>Al合金的室温塑性低,难以加工,特别是焊接时容易产生裂纹、气孔、合金元素偏析等焊接缺陷,直接影响焊缝的化学成分分布和接头的机械性能,从而限制了其在实际中的应用。

该文针对CO<,2>激光焊接Ti<,3>Al-Nb合金进行了以下几方面的研究。

首先,对Ti<,3>Al-Nb合金的连续和脉冲激光焊接特性进行了试验研究。

结果表明,采用连续激光焊接工艺获得的焊缝质量较好,缺陷较少;随焊接速度的增加,或者激光功率的减小,熔深变浅,熔宽变窄,连续激光焊接功率为1000W,焊接速度为2m/min时,焊缝成形效果最佳,焊接缺陷的产生与工艺参数的选择和应力集中有关;连续激光焊接时主要缺陷是裂纹,脉冲激光焊接时主要的缺陷是气孔,通过选择合适的工艺参数及预热和缓慢冷却等方法可以减少甚至避免焊接缺陷的出现。

试验中发现激光焊接Ti<,3>Al-Nb合金时,焊缝中存在明显的结晶层,结晶层在形状上具有类似焊缝边界或熔合线的轮廓。

文中针对这一特殊现象对Ti<,3>Al-Nb合金的结晶行为进行了深入研究,采用X荧光光谱、能谱及光学显微镜对结晶层的成分、形成原因及影响因素进行了细致分析。

焊缝中化学成分分布的不均匀性是导致结晶层出现主要原因,焊接速度减小或者脉冲频率增加,结晶层密度会增加,焊前采用预热结晶层较少并且变得不明显。

焊缝组织分析结果表明,CO<,2>激光焊接Ti<,3>Al-Nb合金焊缝中组织结构与焊接参数关系不大,焊缝中只存在残留有序β相即B2相。

最后,对接头的力学性能进行了分析。

分析结果表明,受热区硬度分布不均匀,焊缝和热影响区的硬度高于母材,最高硬度出现在热影响区中,焊前预热和焊后热处理可降低接头的硬度和不同区域的硬度变化幅度。

通过三点弯曲试验和拉伸试验测试发现,连续激光焊接横向焊缝的抗弯强度平均比母材高,连续激光焊时接头的拉伸强度低于母材,但焊缝的塑性比母材有所提高,连续激光焊接的接头抗弯强度和拉伸强度都比脉冲激光焊接的接头高。

焊缝处的断裂均为解理断裂,断口上有明显的河流花样和解理台阶……

全文目录


文摘
英文文摘
第1章 绪论
1.1引言
1.2金属间化合物分类及特性
1.3 Ti3Al基合金材料发展及研究现状
1.3.1 Ti3Al基合金组织和性能的研究
1.3.2微量元素对Ti3Al基合金组织性能的影响
1.3.3 Ti3Al-Nb基合金的焊接性研究
1.3.4 Ti3Al基合金裂纹的研究
1.3.5 Ti3Al合金的应用研究和实用化前景
1.4本文的主要研究内容
第2章 试验材料和试验方法
2.1试验材料及试验设备
2.2激光焊接Ti3Al-Nb合金工艺试验研究
2.3组织观察及成分分析
2.3.1金相分析
2.3.2 X-射线衍射分析XRD
2.3.3 X荧光光谱分析XRF
2.3.4能谱分析EDS
2.4接头力学性能分析
2.4.1 Ti3Al-Nb合金焊接接头显微硬度分析
2.4.2 Ti3Al-Nb合金焊接接头拉伸性能分析
2.4.3 Ti3Al-Nb合金焊接接头弯曲性能分析
第3章 Ti3Al-Nb合金激光焊接特性及结晶行为分析
3.1引言
3.2 Ti3Al-Nb合金激光焊接特性
3.2.1连续激光焊接特性
3.2.2脉冲激光焊接特性
3.2.3预热和后热时激光焊接特性
3.2.4焊接缺陷分析
3.3结晶层现象
3.3.1结晶层化学成分分析
3.3.2结晶层的形成原因
3.4影响结晶层分布的主要因素
3.4.1焊接热源
3.4.2焊接速度
3.4.3脉冲频率
3.4.4预热和后热
3.5接头微观组织结构分析
3.5.1母材组织及成分
3.5.2热影响区组织
3.5.3焊缝组织
3.6本章小结
第4章 Ti3Al-Nb合金激光焊接接头性能分析
4.1引言
4.2显微硬度
4.2.1焊缝横向和纵向硬度分布
4.2.2不同区域硬度分布
4.2.3热处理对硬度分布的影响
4.3拉伸性能
4.4弯曲性能
4.5本章小结
结论
参考文献

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中图分类: > TG401 > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接一般性问题 > 焊接冶金问题
其他分类: > TG456.7 > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 特种焊接

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