TA1/X65复合板焊接工艺及焊缝组织和性能研究
发布时间：2021-09-02 11:40
采用TIG+MIG+MAG焊接工艺对TA1/X65爆炸冶金复合板（复层Ti厚2 mm,基层X65管线钢厚14 mm）试件进行了以V/Cu作为过渡填充金属的板-板对接焊实验.利用OM,XRD,EDS面扫描,显微硬度测试和拉伸实验,研究了焊缝区组织特征、界面元素分布、主要物相、显微硬度分布及焊缝力学性能.结果表明,圆弧状"U"型坡口设计有利于过渡层Cu的MIG焊接,在Cu-钢界面不会引起应力集中而萌生裂纹.熔敷金属Ti,V,Cu和Fe有明显分区,扩散互融现象不明显,各区域间由固溶体相过渡连接,Ti/V过渡界面组织结构为钛基固溶体,V/Cu过渡界面组织结构为钒基固溶体,Cu/Fe过渡界面组织结构为铜基固溶体.焊缝硬度较高区域出现在Ti/V过渡界面和V/Cu过渡界面处,硬度达326和336 HV10,对过渡界面层塑韧性有一定影响.焊缝抗拉强度可达546 MPa,主要由碳钢层贡献.
【文章来源】：金属学报. 2016,52(08)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
焊缝坡口设计及焊接顺序示意图
金属学报第52卷主要存在4个不同区域,各区域过渡连接良好,无裂纹和气孔缺陷存在.图中区域4~1依次是基层X65钢焊缝(浅灰色)、Cu过渡层(深褐色)、V过渡层(蓝黑色)和Ti填充盖面层(亮白色).2.2微观组织和相组成分析图2中焊缝各区域微观组织如图3所示.图3a对应于图2中Ti/钢复合板原料爆炸+轧制复合界面处的组织结构特征.可见,爆炸+轧制工艺Ti/钢复合板界面复合效果良好,界面清晰可见,界面两侧材料均发生了剧烈挤压变形,晶粒扁平且细小.但在界面处靠近Ti侧有纵向微裂纹存在,长度约10mm.微裂纹对Ti/钢复合板焊接构成潜在影响.若焊缝热影响区附近存在此类微裂纹,在焊接热应力作用下极易沿界面横向扩展进入焊缝过渡区成为主裂纹,进而影响焊接质量.因此,原料复合板生产质量严重影响其焊接质量.图3b示出了焊缝热影响区Ti母材的组织特征.主要为再结晶等轴a-Ti+针状a-Ti组织[26].由图3c可知,Ti熔敷区组织晶粒粗大,晶内主要为针状和线条状a-Ti.图3d示出了Ti/V过渡界面处微观结构特征.界面过渡线清晰,呈圆滑过渡形式,剧烈互融现象不明显,界面下层纯V熔敷区晶粒保留了等轴晶特点且晶粒细小,细晶强化作用使纯V熔敷区塑韧性得以加强,对提高焊缝整体性能图2Ti/钢复合板焊缝横截面宏观组织Fig.2MacrostructureofcrosssectionofTi/steelcladplatejoint(Area1—Tifillingandcappinglayer(brightwhite),Area2—Vintermediatelayer(blue-black),Area3—Cubufferlayer(darkbrown),Area4—X65steelweld(lightgray),rectanglesI~IV—areasforEDS,blackspotsS~E—microhardnesstestpoints)图3图2中焊缝各区域的显微组织Fig.3OMimagesofvariousregionsinweldinFig.2(a)explosivecompositeinterface(b)heataffectedzoneofTi(c)area1(d)transitioninter
扔跋烨?附近存在此类微裂纹,在焊接热应力作用下极易沿界面横向扩展进入焊缝过渡区成为主裂纹,进而影响焊接质量.因此,原料复合板生产质量严重影响其焊接质量.图3b示出了焊缝热影响区Ti母材的组织特征.主要为再结晶等轴a-Ti+针状a-Ti组织[26].由图3c可知,Ti熔敷区组织晶粒粗大,晶内主要为针状和线条状a-Ti.图3d示出了Ti/V过渡界面处微观结构特征.界面过渡线清晰,呈圆滑过渡形式,剧烈互融现象不明显,界面下层纯V熔敷区晶粒保留了等轴晶特点且晶粒细小,细晶强化作用使纯V熔敷区塑韧性得以加强,对提高焊缝整体性能图2Ti/钢复合板焊缝横截面宏观组织Fig.2MacrostructureofcrosssectionofTi/steelcladplatejoint(Area1—Tifillingandcappinglayer(brightwhite),Area2—Vintermediatelayer(blue-black),Area3—Cubufferlayer(darkbrown),Area4—X65steelweld(lightgray),rectanglesI~IV—areasforEDS,blackspotsS~E—microhardnesstestpoints)图3图2中焊缝各区域的显微组织Fig.3OMimagesofvariousregionsinweldinFig.2(a)explosivecompositeinterface(b)heataffectedzoneofTi(c)area1(d)transitioninterfaceofareas1and2(e)area2(f)transitioninterfaceofareas2and3(g)area3(h)transitioninterfaceofareas3and41020
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]TA1/X65复合板焊接工艺及焊缝组织和性能研究[J]. 杨军,毕宗岳,牛辉,刘海璋,张万鹏,田磊,黄晓江,张超. 焊管. 2015(06)
[3]铜中间层钛-钢扩散复合界面组织与性能[J]. 刘德义,周纯,丛立军,刘世程. 材料热处理学报. 2012(04)
[4]小直径TA2钛管氩弧焊焊接[J]. 李国庆. 焊管. 2011(11)
[5]钛/钢复合板爆炸焊接装药厚度下限研究[J]. 刘鹏,陆明,冀鑫炜,黄钦,戴汝迅. 兵器材料科学与工程. 2011(03)
[6]钛/不锈钢焊接界面金属间化合物的生成动力学[J]. 韩丽青,王自东,龙斌,林国标,张鸿,乔建生. 材料热处理学报. 2011(02)
[7]Electron beam welding of Ti-15-3 titanium alloy to 304 stainless steel with copper interlayer sheet[J]. 王廷,张秉刚,陈国庆,冯吉才,唐奇. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(10)
[8]TA2/Ni+Nb中间层/1Cr18Ni9Ti扩散焊接头的组织与性能[J]. 李鹏,李京龙,熊江涛,张赋升. 航空材料学报. 2010(05)
[9]层叠Ni/Ti热扩散形成金属间化合物的规律[J]. 周勇,杨冠军,吴限,李长久. 焊接学报. 2010(09)
[10]不锈钢与钛合金异径转接管的焊接[J]. 许贵芝. 焊管. 2009(11)
本文编号：3378943
【文章来源】：金属学报. 2016,52(08)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
焊缝坡口设计及焊接顺序示意图
金属学报第52卷主要存在4个不同区域,各区域过渡连接良好,无裂纹和气孔缺陷存在.图中区域4~1依次是基层X65钢焊缝(浅灰色)、Cu过渡层(深褐色)、V过渡层(蓝黑色)和Ti填充盖面层(亮白色).2.2微观组织和相组成分析图2中焊缝各区域微观组织如图3所示.图3a对应于图2中Ti/钢复合板原料爆炸+轧制复合界面处的组织结构特征.可见,爆炸+轧制工艺Ti/钢复合板界面复合效果良好,界面清晰可见,界面两侧材料均发生了剧烈挤压变形,晶粒扁平且细小.但在界面处靠近Ti侧有纵向微裂纹存在,长度约10mm.微裂纹对Ti/钢复合板焊接构成潜在影响.若焊缝热影响区附近存在此类微裂纹,在焊接热应力作用下极易沿界面横向扩展进入焊缝过渡区成为主裂纹,进而影响焊接质量.因此,原料复合板生产质量严重影响其焊接质量.图3b示出了焊缝热影响区Ti母材的组织特征.主要为再结晶等轴a-Ti+针状a-Ti组织[26].由图3c可知,Ti熔敷区组织晶粒粗大,晶内主要为针状和线条状a-Ti.图3d示出了Ti/V过渡界面处微观结构特征.界面过渡线清晰,呈圆滑过渡形式,剧烈互融现象不明显,界面下层纯V熔敷区晶粒保留了等轴晶特点且晶粒细小,细晶强化作用使纯V熔敷区塑韧性得以加强,对提高焊缝整体性能图2Ti/钢复合板焊缝横截面宏观组织Fig.2MacrostructureofcrosssectionofTi/steelcladplatejoint(Area1—Tifillingandcappinglayer(brightwhite),Area2—Vintermediatelayer(blue-black),Area3—Cubufferlayer(darkbrown),Area4—X65steelweld(lightgray),rectanglesI~IV—areasforEDS,blackspotsS~E—microhardnesstestpoints)图3图2中焊缝各区域的显微组织Fig.3OMimagesofvariousregionsinweldinFig.2(a)explosivecompositeinterface(b)heataffectedzoneofTi(c)area1(d)transitioninter
扔跋烨?附近存在此类微裂纹,在焊接热应力作用下极易沿界面横向扩展进入焊缝过渡区成为主裂纹,进而影响焊接质量.因此,原料复合板生产质量严重影响其焊接质量.图3b示出了焊缝热影响区Ti母材的组织特征.主要为再结晶等轴a-Ti+针状a-Ti组织[26].由图3c可知,Ti熔敷区组织晶粒粗大,晶内主要为针状和线条状a-Ti.图3d示出了Ti/V过渡界面处微观结构特征.界面过渡线清晰,呈圆滑过渡形式,剧烈互融现象不明显,界面下层纯V熔敷区晶粒保留了等轴晶特点且晶粒细小,细晶强化作用使纯V熔敷区塑韧性得以加强,对提高焊缝整体性能图2Ti/钢复合板焊缝横截面宏观组织Fig.2MacrostructureofcrosssectionofTi/steelcladplatejoint(Area1—Tifillingandcappinglayer(brightwhite),Area2—Vintermediatelayer(blue-black),Area3—Cubufferlayer(darkbrown),Area4—X65steelweld(lightgray),rectanglesI~IV—areasforEDS,blackspotsS~E—microhardnesstestpoints)图3图2中焊缝各区域的显微组织Fig.3OMimagesofvariousregionsinweldinFig.2(a)explosivecompositeinterface(b)heataffectedzoneofTi(c)area1(d)transitioninterfaceofareas1and2(e)area2(f)transitioninterfaceofareas2and3(g)area3(h)transitioninterfaceofareas3and41020
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]TA1/X65复合板焊接工艺及焊缝组织和性能研究[J]. 杨军,毕宗岳,牛辉,刘海璋,张万鹏,田磊,黄晓江,张超. 焊管. 2015(06)
[3]铜中间层钛-钢扩散复合界面组织与性能[J]. 刘德义,周纯,丛立军,刘世程. 材料热处理学报. 2012(04)
[4]小直径TA2钛管氩弧焊焊接[J]. 李国庆. 焊管. 2011(11)
[5]钛/钢复合板爆炸焊接装药厚度下限研究[J]. 刘鹏,陆明,冀鑫炜,黄钦,戴汝迅. 兵器材料科学与工程. 2011(03)
[6]钛/不锈钢焊接界面金属间化合物的生成动力学[J]. 韩丽青,王自东,龙斌,林国标,张鸿,乔建生. 材料热处理学报. 2011(02)
[7]Electron beam welding of Ti-15-3 titanium alloy to 304 stainless steel with copper interlayer sheet[J]. 王廷,张秉刚,陈国庆,冯吉才,唐奇. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(10)
[8]TA2/Ni+Nb中间层/1Cr18Ni9Ti扩散焊接头的组织与性能[J]. 李鹏,李京龙,熊江涛,张赋升. 航空材料学报. 2010(05)
[9]层叠Ni/Ti热扩散形成金属间化合物的规律[J]. 周勇,杨冠军,吴限,李长久. 焊接学报. 2010(09)
[10]不锈钢与钛合金异径转接管的焊接[J]. 许贵芝. 焊管. 2009(11)
本文编号：3378943
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