表面纳米化TC4钛合金低温扩散连接工艺及机理研究
发布时间：2021-04-08 21:40
钛合金的密度低、比强度和比刚度高、耐腐蚀性好,并且在高温服役情况下力学性能优良,在航空航天、汽车轻量化、临床医学等方面被广泛的应用。常规的钛合金焊接存在焊接温度高、焊后变形大的缺点,对尺寸精度要求较高产品会严重影响成品合格率。为此,本文采用SMAT方法对TC4钛合金进行表面纳米化处理,制备表面纳米细晶层来实现低温扩散连接,减小扩散焊接过程的变形。首先对SMAT处理工艺参数对表面纳米化的影响进行了表征,探究了表面纳米化对TC4钛合金表面层性能的影响,分析了SAMT方法制备TC4钛合金表面纳米化的机理,确定了最佳的SMAT处理工艺参数。结果表明,经SMAT处理后TC4钛合金衍射峰发生宽化,处理频率为20Hz,处理时间为2h时,表面层晶粒达到30nm以下,在TC4钛合金表面获得了一层100nm厚的纳米细晶层,内部晶粒大小在20nm到50nm左右。经SMAT处理后的试样相对未经SMAT处理的试样,表面粗糙度值变化不大,变化范围在0.10.2μm,表面层的纳米压痕硬度和显微硬度均有所升高。对表面纳米化处理后的试样进行了低温扩散连接实验,探究了表面纳米化处理参数对接头组织性能...
【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】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
姿控发动机中的层板喷注器
开发出了活性焊剂钨极氩弧(A-TIG 焊)工艺，最早是研究所提出，该工艺是在传统的 TIG 焊施焊的样件表面涂上一氧化物组成的表面活性剂进行 TIG 焊接，A-TIG 焊能够很好地避中的缺陷，从而提高焊接接头综合性能[9]。同等采用 A-TIG 焊对 TA15 钛合金进行了试验研究，发现加入活明显增加，材料的可焊厚度也明显提高，图 1-2 为其无活性剂焊图，可以看出，与常规的 TIG 焊相比，添加活性剂后，HAZ 晶Z 宽度变窄，使得 A-TIG 焊接头抗弯性能得到大幅度提高[10]。(a)HAZ (左图为无活化剂，右图为涂活化剂)
30 min (b) 910°C，60min图 1-3 扩散连接接头的界面组织[38](a) 60min (b) 120min图 1-4 850°C，4MPa 下扩散连接接头组织[39]Lee 等对 TC4 钛合金分别在连接温度为 850°C 和 900°C 下，连接压力和连接分别为 3MPa 和 60min，再此情况下进行了扩散连接，850°C 和 900°C 下连接的微观结构如图 1-5 所示[40]。显微硬度测试表明，在 850°C 下进行的扩散连接的完整的连接界面硬度为 220HV，在 900°C 时，连接界面的硬度为 200HV。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TC4钛合金扩散连接工艺研究[J]. 何辰佳,陈明和,谢兰生. 热加工工艺. 2017(17)
[2]多次激光冲击Ti-6Al-4V钛合金表面纳米化研究[J]. 杨进德,周王凡,杨涛,刘帆帆,任旭东. 激光技术. 2017(05)
[3]船用钛合金焊接接头精细组织表征[J]. 高福洋,廖志谦,熊进辉,李士凯. 焊接学报. 2016(04)
[4]TC4钛合金微束等离子弧堆焊接头成形研究[J]. 韩志勇,秦川,雷娟娟,贾鹏. 焊接技术. 2015(08)
[5]TC17钛合金在TIG焊接方法下的焊接性研究[J]. 李冬杰,万晓慧,李晓红,郭德伦. 航空制造技术. 2015(11)
[6]激光焊接对TC4钛合金静强度与疲劳性能的影响[J]. 崔常京,杨璟,陈群志,姚伟,马旭颐. 机械工程材料. 2015(01)
[7]火焰化学气相沉积法制备多晶纳米二氧化钛及其在气体净化中的应用[J]. 谢洪勇,马长文,孙志国,高桂兰,邴乃慈,田震,朱路平,汪玲玲,杨丹丹,陈胜文. 上海第二工业大学学报. 2014(01)
[8]钛合金光纤激光焊接接头特征分析[J]. 许飞,巩水利,陈俐,郭亚飞. 航空制造技术. 2013(16)
[9]TC4钛合金线性摩擦焊接头组织及性能研究[J]. 张学军,马铁军,李能,刘文慧. 钛工业进展. 2012(04)
[10]表面纳米化0Cr18Ni9Ti/TA17加镍中间层扩散连接[J]. 黄利,盛光敏,罗军,薛昊飞. 中南大学学报(自然科学版). 2012(03)
硕士论文
[1]表面纳米化高温钛合金与钛铝合金扩散连接研究[D]. 王晓晨.大连理工大学 2018
[2]钛合金A-TIG焊活性剂的研制[D]. 吴飞虎.兰州理工大学 2011
本文编号：3126326
【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】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
姿控发动机中的层板喷注器
开发出了活性焊剂钨极氩弧(A-TIG 焊)工艺，最早是研究所提出，该工艺是在传统的 TIG 焊施焊的样件表面涂上一氧化物组成的表面活性剂进行 TIG 焊接，A-TIG 焊能够很好地避中的缺陷，从而提高焊接接头综合性能[9]。同等采用 A-TIG 焊对 TA15 钛合金进行了试验研究，发现加入活明显增加，材料的可焊厚度也明显提高，图 1-2 为其无活性剂焊图，可以看出，与常规的 TIG 焊相比，添加活性剂后，HAZ 晶Z 宽度变窄，使得 A-TIG 焊接头抗弯性能得到大幅度提高[10]。(a)HAZ (左图为无活化剂，右图为涂活化剂)
30 min (b) 910°C，60min图 1-3 扩散连接接头的界面组织[38](a) 60min (b) 120min图 1-4 850°C，4MPa 下扩散连接接头组织[39]Lee 等对 TC4 钛合金分别在连接温度为 850°C 和 900°C 下，连接压力和连接分别为 3MPa 和 60min，再此情况下进行了扩散连接，850°C 和 900°C 下连接的微观结构如图 1-5 所示[40]。显微硬度测试表明，在 850°C 下进行的扩散连接的完整的连接界面硬度为 220HV，在 900°C 时，连接界面的硬度为 200HV。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TC4钛合金扩散连接工艺研究[J]. 何辰佳,陈明和,谢兰生. 热加工工艺. 2017(17)
[2]多次激光冲击Ti-6Al-4V钛合金表面纳米化研究[J]. 杨进德,周王凡,杨涛,刘帆帆,任旭东. 激光技术. 2017(05)
[3]船用钛合金焊接接头精细组织表征[J]. 高福洋,廖志谦,熊进辉,李士凯. 焊接学报. 2016(04)
[4]TC4钛合金微束等离子弧堆焊接头成形研究[J]. 韩志勇,秦川,雷娟娟,贾鹏. 焊接技术. 2015(08)
[5]TC17钛合金在TIG焊接方法下的焊接性研究[J]. 李冬杰,万晓慧,李晓红,郭德伦. 航空制造技术. 2015(11)
[6]激光焊接对TC4钛合金静强度与疲劳性能的影响[J]. 崔常京,杨璟,陈群志,姚伟,马旭颐. 机械工程材料. 2015(01)
[7]火焰化学气相沉积法制备多晶纳米二氧化钛及其在气体净化中的应用[J]. 谢洪勇,马长文,孙志国,高桂兰,邴乃慈,田震,朱路平,汪玲玲,杨丹丹,陈胜文. 上海第二工业大学学报. 2014(01)
[8]钛合金光纤激光焊接接头特征分析[J]. 许飞,巩水利,陈俐,郭亚飞. 航空制造技术. 2013(16)
[9]TC4钛合金线性摩擦焊接头组织及性能研究[J]. 张学军,马铁军,李能,刘文慧. 钛工业进展. 2012(04)
[10]表面纳米化0Cr18Ni9Ti/TA17加镍中间层扩散连接[J]. 黄利,盛光敏,罗军,薛昊飞. 中南大学学报(自然科学版). 2012(03)
硕士论文
[1]表面纳米化高温钛合金与钛铝合金扩散连接研究[D]. 王晓晨.大连理工大学 2018
[2]钛合金A-TIG焊活性剂的研制[D]. 吴飞虎.兰州理工大学 2011
本文编号：3126326
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