大厚板TC4钛合金窄间隙焊接接头组织演变规律及性能强化机制研究
发布时间：2021-08-24 22:17
钛合金在航空航天、石油化工、电子电力、船舶、建筑、汽车、医学等诸多领域中已经得到广泛应用。随着海洋开发的活动逐渐向深远海转移,深海的压力、温度和腐蚀条件对装备的要求更加苛刻,因而对大厚板钛合金结构的需求日益增加,大厚板钛合金的连接则是一项关键技术。本文所研究的60mm大厚板TC4钛合金焊接接头是采用了窄间隙钨极氩弧焊（GTAW）多层焊技术实现的高质量、无缺陷的连接,单道焊缝整体呈均匀、美观的I型形貌。接头强度是评价接头质量的重要指标,是大型结构服役于深海高压环境时的安全性的重要保障。本文要研究在GTAW热作用下,接头显微组织和晶粒取向的演变规律,并结合动态力学行为表征试验,分析接头组织对性能的强化机制。所得主要研究结果如下:焊缝宏观组织为尺寸粗大的柱状晶（晶粒可达毫米级）,部分取向较优的柱状晶能跨越多层焊缝生长。焊缝和热影响区都是典型的α+β双相结构但形貌不同。各层焊缝在冷却过程中高温β相会发生混合相变,即组织组成包括通过无扩散马氏体相变形成的网篮状的板条马氏体以及稳态扩散相变形成的α相,后续冷却过程中马氏体还会均匀析出弥散分布的颗粒状α相。热影响区的马氏体以针状形态为主且部分原始α组...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 钛合金的特点
1.2.1 钛合金的基本性质
1.2.2 钛合金的焊接性
1.3 厚板钛合金焊接
1.3.1 电子束焊接
1.3.2 窄间隙钨极氩弧焊
1.4 钛合金焊接接头匹配
1.5 研究内容
第2章 试验材料及方法
2.1 试验材料
2.2 试验方法
2.2.1 焊接方法及坡口设计
2.2.2 显微组织研究方法
2.2.3 力学性能研究方法
第3章 GTAW热作用下焊接接头组织演变规律研究
3.1 大厚板焊接接头宏观形貌及成形机制研究
3.2 焊接接头的显微组织研究
3.2.1 焊缝显微组织特征研究
3.2.2 热影响区显微组织特征研究
3.3 焊接接头的组织演变规律研究
3.4 本章小结
第4章 GTAW热作用下焊缝晶粒取向变化规律研究
4.1 不同焊接热循环条件下的焊缝晶粒取向研究
4.2 不同焊接热循环条件下的焊缝晶粒施密特因子研究
4.3 不同焊接热循环条件下的焊缝晶界位向研究
4.4 本章小结
第5章 大厚板焊接接头的力学性能及强化机制研究
5.1 大厚板焊接接头的宏观力学性能研究
5.1.1 硬度分布
5.1.2 残余应力分布
5.1.3 宏观拉伸性能
5.1.4 冲击性能
5.2 焊接接头力学行为的动态表征研究
5.2.1 母材动态拉伸行为研究
5.2.2 单层焊缝动态拉伸行为研究
5.2.3 层间焊缝动态拉伸行为研究
5.3 接头失效及显微组织强化机制研究
5.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金焊接接头组织性能研究进展[J]. 宋凯,毛小南,辛社伟,周伟,李倩,蔡建华. 材料导报. 2018(S2)
[2]定向凝固晶粒竞争生长的研究进展[J]. 王锦程,郭春文,李俊杰,王志军. 金属学报. 2018(05)
[3]TC4钛合金光纤激光摆动焊抑制小孔型气孔的原因分析[J]. 李坤,王威,单际国,王旭友,陈武柱. 焊接学报. 2016(11)
[4]TC4钛合金不同焊接工艺下组织性能对比[J]. 乔亮,苏轩,陶汪,陈彦宾,熊俊,付忠奎,鄢江武,陈建平. 热加工工艺. 2016(03)
[5]固溶-时效对TC4钛合金组织与性能的影响[J]. 徐坚,王文焱,谢敬佩,李洛利. 稀有金属与硬质合金. 2014(02)
[6]钛合金超音频直流脉冲GTAW焊缝组织性能[J]. 杨明轩,齐铂金,从保强,王乐笑. 焊接学报. 2012(06)
[7]循环次数对TC4钛合金组织和力学性能的影响[J]. 何军利,毛小南,张鹏省,李宁. 金属热处理. 2012(05)
[8]TC4钛合金TIG焊接性研究[J]. 侯继军,董俊慧. 内蒙古科技大学学报. 2010(02)
[9]钛合金窄间隙TIG焊技术研究[J]. 郑喜刚,赵勇,蒋成禹. 钛工业进展. 2006(05)
[10]高温合金焊接接头动态拉伸变形断裂行为[J]. 罗新民,陈康敏,罗刚,范引鹤. 焊接学报. 2005(04)
博士论文
[1]钛合金热变形过程中形变与相变的交互作用及织构控制[D]. 李凯.北京科技大学 2018
[2]大厚度钛合金电子束焊接接头力学行为及调控方法[D]. 付鹏飞.华中科技大学 2016
[3]厚壁钛合金电子束焊接接头断裂安全评定方法研究[D]. 芦伟.北京工业大学 2013
[4]钛合金电子束焊接接头显微组织及疲劳性能研究[D]. 李行志.华中科技大学 2012
[5]基于电子背散射衍射和纳米压痕技术的奥氏体不锈钢微结构与性能关系研究[D]. 黄亚敏.武汉大学 2010
硕士论文
[1]钛合金TC4中厚板窄间隙TIG焊接工艺技术研究[D]. 李双.沈阳工业大学 2018
[2]钛合金加工过程中晶粒细化与织构研究[D]. 钟鑫.山东大学 2018
[3]基于EBSD分析原位加载装置的研制及应用[D]. 刘鹏飞.西南交通大学 2018
[4]双晶铜单向拉伸塑性变形机制的原位研究[D]. 张雪薇.西南交通大学 2018
[5]镁钇合金挤压板材拉压不对称性研究[D]. 黄广号.西南交通大学 2018
[6]301L不锈钢窄间隙激光填丝焊与激光-MAG复合焊技术研究[D]. 杨瑞欣.西南交通大学 2017
[7]TC4钛合金厚板电子束焊缝成形与微气孔无损检测[D]. 温锦志.南昌航空大学 2016
[8]TC4钛合金激光焊接接头溶质元素分布及不均匀性的研究[D]. 杨东旭.华中科技大学 2015
[9]TC4钛合金球壳体电子束焊接接头性能及应力分析[D]. 闻雅.哈尔滨工业大学 2014
[10]钛合金薄板激光焊接变形控制研究[D]. 刘西霞.湖南大学 2014
本文编号：3360815
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 钛合金的特点
1.2.1 钛合金的基本性质
1.2.2 钛合金的焊接性
1.3 厚板钛合金焊接
1.3.1 电子束焊接
1.3.2 窄间隙钨极氩弧焊
1.4 钛合金焊接接头匹配
1.5 研究内容
第2章 试验材料及方法
2.1 试验材料
2.2 试验方法
2.2.1 焊接方法及坡口设计
2.2.2 显微组织研究方法
2.2.3 力学性能研究方法
第3章 GTAW热作用下焊接接头组织演变规律研究
3.1 大厚板焊接接头宏观形貌及成形机制研究
3.2 焊接接头的显微组织研究
3.2.1 焊缝显微组织特征研究
3.2.2 热影响区显微组织特征研究
3.3 焊接接头的组织演变规律研究
3.4 本章小结
第4章 GTAW热作用下焊缝晶粒取向变化规律研究
4.1 不同焊接热循环条件下的焊缝晶粒取向研究
4.2 不同焊接热循环条件下的焊缝晶粒施密特因子研究
4.3 不同焊接热循环条件下的焊缝晶界位向研究
4.4 本章小结
第5章 大厚板焊接接头的力学性能及强化机制研究
5.1 大厚板焊接接头的宏观力学性能研究
5.1.1 硬度分布
5.1.2 残余应力分布
5.1.3 宏观拉伸性能
5.1.4 冲击性能
5.2 焊接接头力学行为的动态表征研究
5.2.1 母材动态拉伸行为研究
5.2.2 单层焊缝动态拉伸行为研究
5.2.3 层间焊缝动态拉伸行为研究
5.3 接头失效及显微组织强化机制研究
5.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金焊接接头组织性能研究进展[J]. 宋凯,毛小南,辛社伟,周伟,李倩,蔡建华. 材料导报. 2018(S2)
[2]定向凝固晶粒竞争生长的研究进展[J]. 王锦程,郭春文,李俊杰,王志军. 金属学报. 2018(05)
[3]TC4钛合金光纤激光摆动焊抑制小孔型气孔的原因分析[J]. 李坤,王威,单际国,王旭友,陈武柱. 焊接学报. 2016(11)
[4]TC4钛合金不同焊接工艺下组织性能对比[J]. 乔亮,苏轩,陶汪,陈彦宾,熊俊,付忠奎,鄢江武,陈建平. 热加工工艺. 2016(03)
[5]固溶-时效对TC4钛合金组织与性能的影响[J]. 徐坚,王文焱,谢敬佩,李洛利. 稀有金属与硬质合金. 2014(02)
[6]钛合金超音频直流脉冲GTAW焊缝组织性能[J]. 杨明轩,齐铂金,从保强,王乐笑. 焊接学报. 2012(06)
[7]循环次数对TC4钛合金组织和力学性能的影响[J]. 何军利,毛小南,张鹏省,李宁. 金属热处理. 2012(05)
[8]TC4钛合金TIG焊接性研究[J]. 侯继军,董俊慧. 内蒙古科技大学学报. 2010(02)
[9]钛合金窄间隙TIG焊技术研究[J]. 郑喜刚,赵勇,蒋成禹. 钛工业进展. 2006(05)
[10]高温合金焊接接头动态拉伸变形断裂行为[J]. 罗新民,陈康敏,罗刚,范引鹤. 焊接学报. 2005(04)
博士论文
[1]钛合金热变形过程中形变与相变的交互作用及织构控制[D]. 李凯.北京科技大学 2018
[2]大厚度钛合金电子束焊接接头力学行为及调控方法[D]. 付鹏飞.华中科技大学 2016
[3]厚壁钛合金电子束焊接接头断裂安全评定方法研究[D]. 芦伟.北京工业大学 2013
[4]钛合金电子束焊接接头显微组织及疲劳性能研究[D]. 李行志.华中科技大学 2012
[5]基于电子背散射衍射和纳米压痕技术的奥氏体不锈钢微结构与性能关系研究[D]. 黄亚敏.武汉大学 2010
硕士论文
[1]钛合金TC4中厚板窄间隙TIG焊接工艺技术研究[D]. 李双.沈阳工业大学 2018
[2]钛合金加工过程中晶粒细化与织构研究[D]. 钟鑫.山东大学 2018
[3]基于EBSD分析原位加载装置的研制及应用[D]. 刘鹏飞.西南交通大学 2018
[4]双晶铜单向拉伸塑性变形机制的原位研究[D]. 张雪薇.西南交通大学 2018
[5]镁钇合金挤压板材拉压不对称性研究[D]. 黄广号.西南交通大学 2018
[6]301L不锈钢窄间隙激光填丝焊与激光-MAG复合焊技术研究[D]. 杨瑞欣.西南交通大学 2017
[7]TC4钛合金厚板电子束焊缝成形与微气孔无损检测[D]. 温锦志.南昌航空大学 2016
[8]TC4钛合金激光焊接接头溶质元素分布及不均匀性的研究[D]. 杨东旭.华中科技大学 2015
[9]TC4钛合金球壳体电子束焊接接头性能及应力分析[D]. 闻雅.哈尔滨工业大学 2014
[10]钛合金薄板激光焊接变形控制研究[D]. 刘西霞.湖南大学 2014
本文编号：3360815
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