TC4/Ti22Al25Nb激光焊接工艺与组织性能研究

发布时间：2021-09-07 08:07

　　TC4和Ti2AlNb基合金广泛应用于航空航天等领域,Ti22Al25Nb是以O相为主的一种新型钛合金,具有良好的应用前景,但目前应用较多的激光焊接TC4和Ti2AlNb基合金中存在诸多问题,例如焊接接头晶粒粗大和元素分布不均匀,1mm厚钛合金的焊接较为困难;因此,本文除了对二者的激光焊接组织与性能进行研究,还对超声振动作用下接头的晶粒细化和元素均匀化进行了定性分析,具有重要的工程应用价值和研究意义。本文利用光纤激光加工系统对1mm厚TC4及TC4/Ti22Al25Nb进行了焊接试验,通过单一变量法,研究了三种焊接条件下最有功率参数下组织和性能,并研究分析超声振动对接头晶粒和元素分布的影响,得出了以下主要结论:（1）在焊接速度保持3mm/s不变时,850W时可以得到成型良好的TC4焊接接头,焊接功率为800W时可以得到成型良好的TC4/Ti22Al25Nb焊接接头,在功率变化从810W变化到830W时,搭接接头没有特别明显的变化。（2）在微观组织方面,TC4激光焊接时焊缝区主要为板条马氏体组织+析出相α,热影响区为马氏体组织,焊缝和热影响区都存在粗晶区和细晶区,超声振动作用下晶粒细化明... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 钛与钛合金
    1.2 钛合金的激光焊接
        1.2.1 激光焊接钛合金的优势
        1.2.2 激光焊接钛合金的难点
    1.3 超声辅助焊接原理
    1.4 国内外研究进展
        1.4.1 TC4激光焊接研究进展
        1.4.2 Ti2AlNb基合金焊接研究进展
        1.4.3 超声辅助激光焊接研究进展
    1.5 研究思路与主要内容
第2章 试验材料、设备及方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验方法与设备
        2.2.1 光纤激光加工系统
        2.2.2 焊接试验
        2.2.3 金相分析
        2.2.4 显微硬度分析
        2.2.5 拉伸试验
        2.2.6 相组成分析
        2.2.7 扫描电镜观察
第3章 TC4激光焊接工艺与组织分析
    3.1 焊接功率对熔池尺寸及晶粒影响
        3.1.1 焊接功率对熔池尺寸的影响
        3.1.2 焊接晶粒分布
    3.2 焊接接头微观组织研究
        3.2.1 母材成分与原始组织
        3.2.2 TC4钛合金焊接接头组织
        3.2.3 功率参数对焊接热影响区组织的影响
        3.2.4 焊缝区马氏体形态
    3.3 超声对TC4激光焊接的影响
        3.3.1 超声振动对焊焊缝宏观形貌的影响
        3.3.2 超声振动对焊缝微观组织的影响
        3.3.3 超声振动对热影响区微观组织的影响
        3.3.4 超声振动对TC4焊缝区相组成的影响
    3.4 力学性能研究
        3.4.1 焊缝上中下三部分硬度分布情况
        3.4.2 焊接功率对硬度的影响
        3.4.3 超声振动对硬度的影响
        3.4.4 TC4焊接接头拉伸力学性能
    3.5 本章小结
第4章 TC4/Ti22A125Nb激光焊接工艺与组织研究
    4.1 TC4/Ti22Al25Nb激光对接焊
        4.1.1 焊缝宏观形貌
        4.1.2 焊缝区晶粒分布形态
        4.1.3 焊接接头组织分析
            4.1.3.1 母材原始组织
            4.1.3.2 TC4侧热影响区组织
        4.1.4 超声对TC4/Ti22Al25Nb焊接接头的作用
            4.1.4.1 超声作用下焊缝晶粒的细化
            4.1.4.2 超声作用下焊接接头组织的细化
        4.1.5 焊接接头元素面扫描
            4.1.5.1 对接焊接接头典型元素分布趋势
            4.1.5.2 焊接功率对焊接接头元素分布的影响
            4.1.5.3 超声对焊接接头元素分布的影响
        4.1.6 焊接接头元素线扫描
        4.1.7 对接焊力学性能
            4.1.7.1 接头硬度
            4.1.7.2 超声振动对接头硬度的影响
            4.1.7.3 对接焊接接头拉伸力学性能
    4.2 TC4/Ti22Al25Nb激光搭接焊
        4.2.1 焊接接头组织
        4.2.2 不同焊接功率下激光搭接焊缝区组织
        4.2.3 不同焊接功率下激光搭接热影响区组织
        4.2.4 焊接接头元素分布
            4.2.4.1 功率对接头元素分布的影响
            4.2.4.2 超声对接头元素分布的影响
        4.2.5 搭接焊力学性能
    4.3 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3389193