CMT电弧增材制造TC4钛合金组织及力学性能调控
发布时间：2021-08-15 23:55
TC4钛合金是目前航空航天领域应用最广泛的钛合金,对于形状较为复杂的大型整体结构件,主要采用“锻造+数控加工”或“分体制造+焊接”者及螺栓连接等方法,这使得材料利用率低、制造成本高且生产周期长。电弧增材制造技术能够实现较复杂钛合金结构的无模具、快速成型。然而,传统的焊接电源热输入量大,电弧增材制造钛合金易形成外延生长的β柱状晶粒。冷金属过渡（Cold metal transfer,CMT）焊接电源具有热输入量低、熔滴过渡稳定等优势,将CMT焊接电源应用于增材制造技术,可实现大型结构件制备的低成本、高效率和高灵活性。本文以应用最广泛的TC4钛合金为研究对象,重点研究CMT电弧增材制造TC4钛合金宏微观组织演化规律、微观组织调控的方法以及降低力学性能各向异性的举措,主要的研究内容和结果如下:1.送丝速度大于4.0m/min时,获得的TC4钛合金均呈现外延生长的粗大β柱状晶粒,且在β晶粒的晶界上会形成块状αM相,块状αM相织构强度偏高,最大值达到36.8。送丝速度小于3.0m/min时,通过调整合适的焊接速度,在热输入量小于1350J/cm时,连续...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型TC4钛合金固态相变转变组织示意图
晶界 αGB相及其附近生长的 αWGB情况下，通常称这类组织是魏氏组织(Widmanst tten)。当 αWGB遇到另一个方向 αWGB则会消失，但是更多的情况下是随着冷却速率继续提高(但仍小于临界冷却速率)，α 板条会变薄，此时 α 板条在 β 晶粒内形成类似篮网编制的组织，称为网篮组织(Basket weave)，具体的转变过程如图 1-2(b)所示。图 1-1 典型 TC4 钛合金固态相变转变组织示意图(a) 扩散相变示意图[6]; (b) 不同冷却速率下转变组织示意图[8]
昌航空大学硕士学位论文 第 1 章 绪了一些问题，粗大 β 晶粒的晶粒一旦形成，难以通过热处理的方式来消除。.2.2.3 竞争扩散型相变：β→αM竞争扩散型相变是冷却速率介于马氏体相变和长程扩散型相变之间的一种形式。在钛合金中的竞争扩散型相变主要表现为块状相变(Massivetransforma)。Ahmed 最早提出 TC4 钛合金在合适的温度区间会发生块状相变[8]。块状相相可生成在片层 α 相和马氏体 α 相之间，并形成一种竞争的关系。一些学者块状相变是界面控制的扩散型相变，可不遵守特定的位向关系，产生不规则的组织[11]。但是也有学者认为块状相变是一种产物相与母相界面间的短程扩hort-rangediffusion)，故产物相和母相成分相同[12]。近些年，S.L. Lu 等[13]在电增材制造 TC4 钛合金中发现了块状相变的现象，认为在 800-893℃温度区间相变即可以在 β 晶界处形成，也可以在 β 晶粒内部形成。并且观察到部分块变的 αM相不受 Burgers 位向关系的限制了，如图 1-3(a)中白色箭头所示位置lichak[14]在 TC4 钛合金焊接热影响区也发现了块状相变现象(图 1-3(b))，并且可依附晶界形成，但没有深入研究其形成的原因和温度区间的关系。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TC4钛合金电弧增材制造叠层组织特征[J]. 李雷,于治水,张培磊,庄乔乔,聂云鹏. 焊接学报. 2018(12)
[2]CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金微观组织性能研究[J]. 陈伟,黄龙彪,陈玉华,朱嘉文,陈超,孙松伟. 精密成形工程. 2018(05)
[3]脉冲频率和热输入对电弧增材制造TC4钛合金形貌和组织的影响[J]. 马振书,陈广森,吴倩茹,刘长猛,张云峰. 稀有金属材料与工程. 2018(07)
[4]铝合金增材制造技术研究进展[J]. 陈伟,陈玉华,毛育青. 精密成形工程. 2017(05)
[5]航空用钛合金研究进展[J]. 金和喜,魏克湘,李建明,周建宇,彭文静. 中国有色金属学报. 2015(02)
[6]合金凝固列状晶/等轴晶转变[J]. 林鑫,李延民,王猛,冯莉萍,陈静,黄卫东. 中国科学E辑:技术科学. 2003(07)
硕士论文
[1]超声冲击电弧增材制造钛合金零件的组织性能研究[D]. 何智.华中科技大学 2016
[2]TC4钛合金TIG填丝堆焊成型技术研究[D]. 刘宁.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3345170
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型TC4钛合金固态相变转变组织示意图
晶界 αGB相及其附近生长的 αWGB情况下，通常称这类组织是魏氏组织(Widmanst tten)。当 αWGB遇到另一个方向 αWGB则会消失，但是更多的情况下是随着冷却速率继续提高(但仍小于临界冷却速率)，α 板条会变薄，此时 α 板条在 β 晶粒内形成类似篮网编制的组织，称为网篮组织(Basket weave)，具体的转变过程如图 1-2(b)所示。图 1-1 典型 TC4 钛合金固态相变转变组织示意图(a) 扩散相变示意图[6]; (b) 不同冷却速率下转变组织示意图[8]
昌航空大学硕士学位论文 第 1 章 绪了一些问题，粗大 β 晶粒的晶粒一旦形成，难以通过热处理的方式来消除。.2.2.3 竞争扩散型相变：β→αM竞争扩散型相变是冷却速率介于马氏体相变和长程扩散型相变之间的一种形式。在钛合金中的竞争扩散型相变主要表现为块状相变(Massivetransforma)。Ahmed 最早提出 TC4 钛合金在合适的温度区间会发生块状相变[8]。块状相相可生成在片层 α 相和马氏体 α 相之间，并形成一种竞争的关系。一些学者块状相变是界面控制的扩散型相变，可不遵守特定的位向关系，产生不规则的组织[11]。但是也有学者认为块状相变是一种产物相与母相界面间的短程扩hort-rangediffusion)，故产物相和母相成分相同[12]。近些年，S.L. Lu 等[13]在电增材制造 TC4 钛合金中发现了块状相变的现象，认为在 800-893℃温度区间相变即可以在 β 晶界处形成，也可以在 β 晶粒内部形成。并且观察到部分块变的 αM相不受 Burgers 位向关系的限制了，如图 1-3(a)中白色箭头所示位置lichak[14]在 TC4 钛合金焊接热影响区也发现了块状相变现象(图 1-3(b))，并且可依附晶界形成，但没有深入研究其形成的原因和温度区间的关系。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TC4钛合金电弧增材制造叠层组织特征[J]. 李雷,于治水,张培磊,庄乔乔,聂云鹏. 焊接学报. 2018(12)
[2]CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金微观组织性能研究[J]. 陈伟,黄龙彪,陈玉华,朱嘉文,陈超,孙松伟. 精密成形工程. 2018(05)
[3]脉冲频率和热输入对电弧增材制造TC4钛合金形貌和组织的影响[J]. 马振书,陈广森,吴倩茹,刘长猛,张云峰. 稀有金属材料与工程. 2018(07)
[4]铝合金增材制造技术研究进展[J]. 陈伟,陈玉华,毛育青. 精密成形工程. 2017(05)
[5]航空用钛合金研究进展[J]. 金和喜,魏克湘,李建明,周建宇,彭文静. 中国有色金属学报. 2015(02)
[6]合金凝固列状晶/等轴晶转变[J]. 林鑫,李延民,王猛,冯莉萍,陈静,黄卫东. 中国科学E辑:技术科学. 2003(07)
硕士论文
[1]超声冲击电弧增材制造钛合金零件的组织性能研究[D]. 何智.华中科技大学 2016
[2]TC4钛合金TIG填丝堆焊成型技术研究[D]. 刘宁.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3345170
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