钛/钢电子束焊接工艺与接头腐蚀机理研究
发布时间：2021-02-01 12:06
随着现代工业的逐步发展,钛/钢复合接头的可靠性越来越重要,对其接头的要求也日渐提高。针对钛/钢接头在海洋等复杂环境中的使用要求,本文研究不同钛/钢电子束焊接工艺下接头的组织与性能,揭示不同钛/钢接头的耐腐蚀性能差异,分析其腐蚀机理。本文采用两种焊接方法焊接TA10钛合金和Q345低合金钢。一种是使用钛/钢爆炸复合板作为过渡接头电子束焊接TA10与Q345,研究电子束焊缝与钛/钢爆炸复合板界面距离对其接头的组织及性能影响。结合有限元分析其温度场与应力场,当距离为1.5 mm时,接头界面处峰值温度达到1345°C,界面处发生Ti-Fe共晶、共析等反应,导致了FeTi及Fe2Ti化合物的存在,并在应力下产生裂纹。而当距离为6 mm时,其峰值温度并没达到上述反应温度且其他接头受到拉应力而距离6mm时接头受到压应力,因此接头强度最高达到418MPa。另一种是使用铜/钒夹层,使用双道电子束焊接TA10与Q345,接头组织呈现固溶体和界面化合物的组织类型,未出现脆性FeTi和Fe2Ti化合物,其接头强度达到312MPa,接头的断裂形式为沿晶断裂。对钛/钢爆...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
接头SEM照片
4（e）扩散温度 1000°C，扩散时间 5min图 1-3 不同扩散焊工艺下钛/钢的界面[22]焊直接对焊钛和钢容易产生脆性金属间化合物， 304 不锈钢的搅拌摩擦焊接，钛和钢搅拌摩擦焊接过程中通过使用镍基夹层来抑制钛/钢接头强度达到 352MPa，接头断裂表现为脆性特征。
（c）R=1.5 （d）R=2.0图 1-5 不同爆炸载荷下界面微观组织[29]1.2.3 高能束焊1. 激光焊Chen 等人[32]研究了激光束偏置焊接钛/钢对接接头。研究表明，当激光束偏置在钢一侧，可获得更为良好的接头。界面化合物层可以分为两层：一层由 FeTi 和α-Ti 组成；一层由 FeTi、Fe2Ti 以及 Ti5Fe17Cr5组成。当激光偏置在钛侧 0mm 或 0.3mm 时，接头在焊后随即开裂。只有在偏置在钛侧 0.6 mm 时才可以获得较好的接头。偏置钢侧获得的接头拉伸强度要高于偏置钛侧的接头，接头强度最高为150MPa，断裂位置在两种化合物的界面处。Mitelea 等人[33]利用 YAG 激光器添加厚 600μm 的 Cu 层焊接 Ti-6Al-4V 和X5CrNi18-10 钢。获得良好焊接接头的最佳焊接参数是功率为 4kW，焊接速度为 3mm/min。拉伸强度测试表明接头强度比母材低但是比 Cu 层高。Cherepanov 等人[34]利用爆炸焊所得的 SS–Cu–Nb 和 Ta–Ti 作为中间层激光焊接钛/钢，原理图如图
【参考文献】：
期刊论文
[1]碱性环境中硫代硫酸钠对Q235钢腐蚀动力学的影响[J]. 权变利,李军旗,陈朝轶. 腐蚀与防护. 2018(02)
[2]CO2保护焊对Q345钢接头组织及性能的影响[J]. 王鑫,王毅坚,索忠源,姜峰,胡起昆. 特种铸造及有色合金. 2017(06)
[3]钛及钛合金金属粉末注射成形技术的研究进展[J]. 刘超,孔祥吉,吴胜文,况春江. 粉末冶金技术. 2017(02)
[4]316L不锈钢焊缝腐蚀微电池的形成机理[J]. 杨远航,李晓琳,刘文斌,顾艳红,车俊铁. 材料保护. 2017(04)
[5]钛/钢异种金属焊接的研究现状[J]. 祝要民,李青哲,邱然锋,贺玉刚. 电焊机. 2016(11)
[6]钛合金研究及应用进展[J]. 霍东兴,梁精龙,李慧,谢珊珊,杨宇. 铸造技术. 2016(10)
[7]Q345D低合金钢在海洋潮差区的腐蚀规律及电化学行为研究[J]. 吴俊升,林超,彭冬冬,李晓刚. 机械工程学报. 2016(20)
[8]钛及钛合金在国外舰船上的应用[J]. 钱江,王怡,李瑶. 舰船科学技术. 2016(11)
[9]镀Ni层对钛/钢钎焊接头原子扩散行为的影响机制[J]. 张鹏贤,马驰原,于海宇. 稀有金属材料与工程. 2016(02)
[10]高强度低合金Q345钢焊接接头的微观组织与力学性能研究[J]. 张敬斋. 铸造技术. 2014(12)
硕士论文
[1]基于空间电子束热源的TA2纯钛/2024铝合金熔钎焊工艺及机理研究[D]. 李洪剑.哈尔滨工业大学 2016
[2]钛—钢复合板爆炸焊接工艺及组织与性能研究[D]. 韩小敏.南京航空航天大学 2016
[3]钛/铜异种金属冷金属过渡技术及接头腐蚀行为[D]. 冯振.兰州理工大学 2014
[4]Q235钢和不锈钢海水腐蚀机理研究[D]. 苏璐璐.山东大学 2010
本文编号：3012747
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
接头SEM照片
4（e）扩散温度 1000°C，扩散时间 5min图 1-3 不同扩散焊工艺下钛/钢的界面[22]焊直接对焊钛和钢容易产生脆性金属间化合物， 304 不锈钢的搅拌摩擦焊接，钛和钢搅拌摩擦焊接过程中通过使用镍基夹层来抑制钛/钢接头强度达到 352MPa，接头断裂表现为脆性特征。
（c）R=1.5 （d）R=2.0图 1-5 不同爆炸载荷下界面微观组织[29]1.2.3 高能束焊1. 激光焊Chen 等人[32]研究了激光束偏置焊接钛/钢对接接头。研究表明，当激光束偏置在钢一侧，可获得更为良好的接头。界面化合物层可以分为两层：一层由 FeTi 和α-Ti 组成；一层由 FeTi、Fe2Ti 以及 Ti5Fe17Cr5组成。当激光偏置在钛侧 0mm 或 0.3mm 时，接头在焊后随即开裂。只有在偏置在钛侧 0.6 mm 时才可以获得较好的接头。偏置钢侧获得的接头拉伸强度要高于偏置钛侧的接头，接头强度最高为150MPa，断裂位置在两种化合物的界面处。Mitelea 等人[33]利用 YAG 激光器添加厚 600μm 的 Cu 层焊接 Ti-6Al-4V 和X5CrNi18-10 钢。获得良好焊接接头的最佳焊接参数是功率为 4kW，焊接速度为 3mm/min。拉伸强度测试表明接头强度比母材低但是比 Cu 层高。Cherepanov 等人[34]利用爆炸焊所得的 SS–Cu–Nb 和 Ta–Ti 作为中间层激光焊接钛/钢，原理图如图
【参考文献】：
期刊论文
[1]碱性环境中硫代硫酸钠对Q235钢腐蚀动力学的影响[J]. 权变利,李军旗,陈朝轶. 腐蚀与防护. 2018(02)
[2]CO2保护焊对Q345钢接头组织及性能的影响[J]. 王鑫,王毅坚,索忠源,姜峰,胡起昆. 特种铸造及有色合金. 2017(06)
[3]钛及钛合金金属粉末注射成形技术的研究进展[J]. 刘超,孔祥吉,吴胜文,况春江. 粉末冶金技术. 2017(02)
[4]316L不锈钢焊缝腐蚀微电池的形成机理[J]. 杨远航,李晓琳,刘文斌,顾艳红,车俊铁. 材料保护. 2017(04)
[5]钛/钢异种金属焊接的研究现状[J]. 祝要民,李青哲,邱然锋,贺玉刚. 电焊机. 2016(11)
[6]钛合金研究及应用进展[J]. 霍东兴,梁精龙,李慧,谢珊珊,杨宇. 铸造技术. 2016(10)
[7]Q345D低合金钢在海洋潮差区的腐蚀规律及电化学行为研究[J]. 吴俊升,林超,彭冬冬,李晓刚. 机械工程学报. 2016(20)
[8]钛及钛合金在国外舰船上的应用[J]. 钱江,王怡,李瑶. 舰船科学技术. 2016(11)
[9]镀Ni层对钛/钢钎焊接头原子扩散行为的影响机制[J]. 张鹏贤,马驰原,于海宇. 稀有金属材料与工程. 2016(02)
[10]高强度低合金Q345钢焊接接头的微观组织与力学性能研究[J]. 张敬斋. 铸造技术. 2014(12)
硕士论文
[1]基于空间电子束热源的TA2纯钛/2024铝合金熔钎焊工艺及机理研究[D]. 李洪剑.哈尔滨工业大学 2016
[2]钛—钢复合板爆炸焊接工艺及组织与性能研究[D]. 韩小敏.南京航空航天大学 2016
[3]钛/铜异种金属冷金属过渡技术及接头腐蚀行为[D]. 冯振.兰州理工大学 2014
[4]Q235钢和不锈钢海水腐蚀机理研究[D]. 苏璐璐.山东大学 2010
本文编号：3012747
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