不同铝含量下钛铝合金焊接熔池枝晶生长的模拟研究
发布时间：2021-08-18 22:09
在机械制造、航空航天、石油化工等工业领域,钛合金正在得到越来越广泛的应用,这源于钛合金比强度、比模量高、耐蚀性好等优点。但是,如果将钛合金用于焊接结构的制造,由于其熔点较高而导热性较差且可能产生高温氧化,因此极易因焊接工艺参数选择不当,导致接头的塑性和韧性不良,甚至会出现焊接裂纹。目前,许多研究者多采用试验方法对钛合金的焊接工艺、焊接材料、接头的组织演化及性能进行研究,但存在耗时长、成本高等缺点。近年来,计算机数值模拟技术发展日新月异,这无疑为钛合金焊接接头的组织性能研究提供了一个强有力的辅助手段。本文基于非线性热-力耦合分析理论,考虑了对流和辐射边界条件,并设置了加热和冷却分析步,借助ABAQUS有限元分析软件建立了钛合金焊接温度场的三维模型。其中,网格划分采用非均匀网格,焊接热源采用双椭球体热源。基于上述模型对钛铝合金平板TIG（tungsten inert gas welding）焊接接头的宏观温度场进行了计算,并对计算结果进行了试验校核。结果表明:增大焊接电流,伴随热源的移动,达到准稳态时熔池形貌基本不变,呈鹅卵形,但焊缝横截面逐渐变宽;同时,沿着焊缝方向和垂直于焊缝方向的焊接...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TIG焊接熔池传热的物理作用机制Fig.1-1PhysicalmechanismofheattransferinTIGweldpool
图 1-2 TIG 焊熔池柱状晶形貌Fig.1-2 Columnar Crystal Morphology of TIG Welding Pool2011 年，Wenda Tan 等人[51]将 CA 法与 PF 法相结合，并建立了用于模拟多成分演变与多相合金的模型，采用铸造和激光焊接方法，结果如图 1-3 所示。2016 年 Fu[52]基于 CA 法与 FE 法相结合建立的耦合模型（CA-FE），成功模拟了 TC4 合金
图 1-3 激光焊熔池枝晶形貌Fig.1-3 Laser Welding Pool Dendritic Morphology同年占小红[54]研究了 Ni-Cr 二元合金并借助 CA-FD 法建立了 TIG 焊焊缝 CE微观耦合模型，并基于该模型模拟的宏观温度场结果结合插分法获得了枝晶生度场，模拟再现了不同时刻的枝晶形貌与溶质浓度分布特点，具体结果如图 1-4
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-45Al合金焊接熔池凝固过程数值模拟[J]. 张敏,周玉兰,薛覃,李继红. 焊接学报. 2018(03)
[2]低成本钛合金研究现状与发展趋势[J]. 冯秋元,佟学文,王俭,王鼎春,高颀. 材料导报. 2017(09)
[3]钛及钛合金型材研究进展[J]. 马忠贤,冯军宁,胡志杰. 世界有色金属. 2016(24)
[4]TC4钛合金等离子弧焊接头组织性能[J]. 张慧婧,董俊慧,陈超,韩永全. 材料导报. 2016(S2)
[5]Ti-Al合金凝固过程中的枝晶生长研究[J]. 张敏,薛覃,李露露,李继红. 兵器材料科学与工程. 2016(03)
[6]TC4钛合金薄壁圆管纵缝TIG焊接模拟与分析[J]. 杨凯,王永军,云海涛,白颖,傅莉. 焊管. 2015(07)
[7]宏微观耦合模拟熔池不同区域中枝晶竞争生长过程[J]. 韩日宏,董文超,陆善平,李殿中,李依依. 物理学报. 2014(22)
[8]钛及钛合金焊接工艺探讨[J]. 韦生,费东,田雷,徐连勇,韩永典,郭靖. 焊接技术. 2013(04)
[9]世界钛及钛合金的应用研究进展[J]. 冯颖芳. 世界有色金属. 2012(04)
[10]细晶TiAl基铸造合金的制备及其凝固特征[J]. 肖代红,黄伯云. 稀有金属材料与工程. 2009(06)
博士论文
[1]镍基合金焊接熔池凝固过程微观组织模拟[D]. 马瑞.哈尔滨工业大学 2010
[2]金属热变形及焊缝凝固过程的元胞自动机模拟[D]. 邓小虎.大连理工大学 2009
[3]Ni-Cr二元合金焊接熔池枝晶生长模拟[D]. 占小红.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]TC4钛合金激光焊接工艺优化及接头组织性能研究[D]. 张启良.内蒙古工业大学 2014
[2]脉冲TIG焊电弧及熔池的数值分析[D]. 郭朝博.兰州理工大学 2011
[3]基于CA法的熔池凝固过程模拟初探[D]. 赵军.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3350715
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TIG焊接熔池传热的物理作用机制Fig.1-1PhysicalmechanismofheattransferinTIGweldpool
图 1-2 TIG 焊熔池柱状晶形貌Fig.1-2 Columnar Crystal Morphology of TIG Welding Pool2011 年，Wenda Tan 等人[51]将 CA 法与 PF 法相结合，并建立了用于模拟多成分演变与多相合金的模型，采用铸造和激光焊接方法，结果如图 1-3 所示。2016 年 Fu[52]基于 CA 法与 FE 法相结合建立的耦合模型（CA-FE），成功模拟了 TC4 合金
图 1-3 激光焊熔池枝晶形貌Fig.1-3 Laser Welding Pool Dendritic Morphology同年占小红[54]研究了 Ni-Cr 二元合金并借助 CA-FD 法建立了 TIG 焊焊缝 CE微观耦合模型，并基于该模型模拟的宏观温度场结果结合插分法获得了枝晶生度场，模拟再现了不同时刻的枝晶形貌与溶质浓度分布特点，具体结果如图 1-4
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-45Al合金焊接熔池凝固过程数值模拟[J]. 张敏,周玉兰,薛覃,李继红. 焊接学报. 2018(03)
[2]低成本钛合金研究现状与发展趋势[J]. 冯秋元,佟学文,王俭,王鼎春,高颀. 材料导报. 2017(09)
[3]钛及钛合金型材研究进展[J]. 马忠贤,冯军宁,胡志杰. 世界有色金属. 2016(24)
[4]TC4钛合金等离子弧焊接头组织性能[J]. 张慧婧,董俊慧,陈超,韩永全. 材料导报. 2016(S2)
[5]Ti-Al合金凝固过程中的枝晶生长研究[J]. 张敏,薛覃,李露露,李继红. 兵器材料科学与工程. 2016(03)
[6]TC4钛合金薄壁圆管纵缝TIG焊接模拟与分析[J]. 杨凯,王永军,云海涛,白颖,傅莉. 焊管. 2015(07)
[7]宏微观耦合模拟熔池不同区域中枝晶竞争生长过程[J]. 韩日宏,董文超,陆善平,李殿中,李依依. 物理学报. 2014(22)
[8]钛及钛合金焊接工艺探讨[J]. 韦生,费东,田雷,徐连勇,韩永典,郭靖. 焊接技术. 2013(04)
[9]世界钛及钛合金的应用研究进展[J]. 冯颖芳. 世界有色金属. 2012(04)
[10]细晶TiAl基铸造合金的制备及其凝固特征[J]. 肖代红,黄伯云. 稀有金属材料与工程. 2009(06)
博士论文
[1]镍基合金焊接熔池凝固过程微观组织模拟[D]. 马瑞.哈尔滨工业大学 2010
[2]金属热变形及焊缝凝固过程的元胞自动机模拟[D]. 邓小虎.大连理工大学 2009
[3]Ni-Cr二元合金焊接熔池枝晶生长模拟[D]. 占小红.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]TC4钛合金激光焊接工艺优化及接头组织性能研究[D]. 张启良.内蒙古工业大学 2014
[2]脉冲TIG焊电弧及熔池的数值分析[D]. 郭朝博.兰州理工大学 2011
[3]基于CA法的熔池凝固过程模拟初探[D]. 赵军.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3350715
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