TC4钛合金搅拌摩擦焊厚度方向的显微组织
本文选题:搅拌摩擦焊 + TC钛合金 ; 参考:《金属学报》2015年11期
【摘要】:采用搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)实现了2 mm厚TC4钛合金连接,结合数值模拟结果研究了温度分布对焊缝沿厚度方向显微组织特征和接头力学性能的影响规律.结果表明,当焊接速率为50 mm/min且转速为300 r/min时,靠近焊缝表面的材料温度峰值超过b相变温度.随着到焊缝表面距离的增加温度峰值逐渐变小,靠近焊缝底部的材料未超过b相变温度.在温度峰值超过b相变的焊缝区域,显微组织是由初生a相、板条状a相和剩余转变b相组成,且焊缝内部的板条状a相尺寸大于近表面区域.焊缝底部受到动态再结晶作用,呈现尺寸较小的a和b双相组织,且b相在a相基体上分布更均匀.当转速提高到350 r/min时,沿焊缝厚度方向上的超过b相变温度的区域变宽,板条状a相所占面积和尺寸增大,组织中出现板条状a相丛.取向不同的板条状a相散乱分布于组织中,阻碍裂纹扩展,利于接头的抗拉强度.
[Abstract]:Friction stir welding (FSW) was used to realize the connection of 2 mm thick TC4 titanium alloy. The effect of temperature distribution on the microstructure and mechanical properties of the joint along the thickness direction was studied by numerical simulation. The results show that when the welding rate is 50 mm/min and the rotational speed is 300 r/min, the peak temperature of the material near the weld surface exceeds the b phase transition temperature. With the increase of the distance from the weld surface to the weld surface, the peak value of the temperature becomes smaller, and the material near the bottom of the weld seam does not exceed the b phase transition temperature. In the weld zone where the temperature peak value exceeds b, the microstructure is composed of primary a phase, plate stripe a phase and residual transition b phase, and the size of the strip a phase inside the weld is larger than that of the near surface region. The bottom of the weld is subjected to dynamic recrystallization, showing smaller size of a and b dual phase structure, and the distribution of b phase on a phase matrix is more uniform. When the rotational speed is increased to 350 r/min, the area beyond b phase transition temperature along the weld thickness direction becomes wider, the area and size of a phase in the plate increase, and the lamellar a phase cluster appears in the microstructure. The stripe a phase with different orientation distributes in the microstructure, which hinders the crack propagation and is beneficial to the tensile strength of the joint.
【作者单位】: 沈阳航空航天大学航空航天工程学部;北京航空制造工程研究所;
【基金】:国家自然科学基金项目51204111 辽宁省自然科学基金项目2013024004和2014024008资助~~
【分类号】:TG453.9;TG407
【参考文献】
相关期刊论文 前8条
1 王华森;Ti-6Al-4V合金相变点的测定值与计算值的比较—计算相变点的经验公式[J];稀有金属材料与工程;1989年03期
2 陈绍楷;田弋纬;常璐;苗壮;夏金华;;钛合金α+β/β转变温度测定的金相法与差热分析法对比研究[J];稀有金属材料与工程;2009年11期
3 王文;李瑶;王庆娟;王快社;海敏娜;;TC4钛合金搅拌摩擦焊接接头组织转变特征[J];稀有金属材料与工程;2014年05期
4 李红克;史清宇;赵海燕;李亭;;热量自适应搅拌摩擦焊热源模型[J];焊接学报;2006年11期
5 康举;栾国红;付瑞东;;7075-T6铝合金搅拌摩擦焊焊缝表面带状纹理的组织与性能[J];金属学报;2011年02期
6 骆蕾;沈以赴;李博;胡伟叶;;搅拌摩擦焊搭接法制备TC4钛合金表面Al涂层及其高温氧化行为[J];金属学报;2013年08期
7 何伟;杜小平;马红征;惠晓原;孙晓峰;;TC4钛合金相变温度的测定与分析[J];理化检验(物理分册);2014年07期
8 王涛;白新房;王松茂;朱波;夏金华;;TC4合金相变温度检测中结果不一致原因分析[J];西安文理学院学报(自然科学版);2013年03期
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 田弋纬;苗壮;何忠莲;陈绍楷;胡涛涛;;测试条件对差热法测定钛合金β转变温度的影响[J];稀有金属材料与工程;2011年S2期
2 韩静;李文亚;张志函;;搅拌摩擦焊温度场检测新方法与数值热源模型[J];电焊机;2012年12期
3 吴浩波;曾凡浩;陈江华;袁铁锤;;Ti-25Cu-15Ni钎料钎焊的TA0钛接头界面微观组织及拉伸性能[J];粉末冶金材料科学与工程;2013年04期
4 冯天涛;张晓辉;;基于热流分析的搅拌摩擦焊接工艺参数[J];电焊机;2014年01期
5 张亚;朱志民;史清宇;贾津耀;;铝合金列车侧墙搅拌摩擦焊变形模拟仿真与工艺优化[J];电焊机;2014年04期
6 崔雪飞;米绪军;林晨光;陶海明;惠松骁;;铬含量对Ti5Mo5V3Al-XCr系合金α+β/β转变温度的影响[J];稀有金属材料与工程;2014年09期
7 王宇;张腾;叶晓凤;朱天军;唐彬;;6061铝合金搅拌摩擦焊接温度场及性能分析[J];电焊机;2014年10期
8 刘鹏;李士凯;张元彬;刘燕;;非晶增强铝基复合材料的微观结构及腐蚀性能[J];材料工程;2015年03期
9 李红克;史清宇;王鑫;李亭;;铝合金平板搅拌摩擦焊接应力变形分析[J];焊接学报;2008年02期
10 鄢东洋;史清宇;吴爱萍;Silvanus Juergen;;搅拌摩擦焊中工艺参数对扭矩的影响[J];焊接学报;2010年12期
相关博士学位论文 前4条
1 鄢东洋;铝合金薄壁结构搅拌摩擦焊热—力学过程的研究及模拟[D];清华大学;2010年
2 陈影;铝合金5083/镁合金AZ31异种金属搅拌摩擦搭接焊及连接机理研究[D];大连交通大学;2012年
3 薛鹏举;Ti6Al4V粉末热等静压近净成形工艺研究[D];华中科技大学;2014年
4 张正伟;搅拌摩擦焊接构件残余状态和疲劳寿命研究[D];大连理工大学;2014年
相关硕士学位论文 前10条
1 王志辉;Ti62421s高温钛合金组织性能的研究[D];中南大学;2010年
2 唐景焕;新型医用Ti-Nb-Zr-Sn合金组织和性能的研究[D];天津大学;2010年
3 李渤渤;低密度Ti_2AlNb基合金板材制备及组织与力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 李亭;2024铝合金搅拌摩擦焊研究[D];清华大学;2007年
5 王鑫;7A52铝合金搅拌摩擦焊实验研究及流动仿真[D];清华大学;2009年
6 张腾;6061铝合金搅拌摩擦焊接工艺研究[D];西南交通大学;2012年
7 李学雄;TC6钛合金的高温蠕变行为及热处理工艺对合金组织性能的影响[D];中南大学;2012年
8 亢晓亮;铝合金搅拌摩擦焊温度场实验研究[D];江苏科技大学;2012年
9 庞明君;Al-M-RE(M=Cr,Cu,Si,,Zr)系合金相平衡及其金属间化合物结构与性能研究[D];广西大学;2012年
10 李成重;7075铝合金搅拌摩擦焊接过程数值模拟研究[D];南昌航空大学;2012年
【二级参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 刘莹,曲周德,王本贤;钛合金TC4的研究开发与应用[J];兵器材料科学与工程;2005年01期
2 王华森;Ti-6Al-4V合金相变点的测定值与计算值的比较—计算相变点的经验公式[J];稀有金属材料与工程;1989年03期
3 王文;王快社;郭强;吴楠;;搅拌摩擦加工铸态AZ31镁合金组织性能研究(英文)[J];稀有金属材料与工程;2012年09期
4 柴鹏;栾国红;郭德伦;李菊;;FSW接头残余应力分布及控制技术[J];焊接学报;2005年11期
5 陈玉华;倪泉;黄春平;柯黎明;;钛/铝异种金属搅拌摩擦焊搭接接头的组织结构[J];焊接学报;2011年09期
6 曾卫东,周义刚;冷速对TC11合金β加工显微组织和力学性能的影响[J];金属学报;2002年12期
7 熊华平,李晓红,毛唯,李建平,马文利,程耀永;表面渗硅处理提高钛铝基合金高温抗氧化性[J];金属学报;2003年01期
8 刘峰超;马宗义;;搅拌摩擦加工对铸态7075铝合金显微组织的影响[J];金属学报;2008年03期
9 冷崇燕;周荣;张旭;卢德宏;刘洪喜;;Ag和Ta离子双注入改善Ti6Al4V合金耐磨性能[J];金属学报;2009年06期
10 杨静;程东海;黄继华;张华;赵兴科;孙占;;TC4合金激光焊接工艺参数与接头组织性能研究[J];热加工工艺;2007年23期
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 柯黎明,邢丽,刘鸽平;搅拌摩擦焊工艺及其应用[J];焊接技术;2000年02期
2 傅志红,黄明辉,周鹏展,贺地求;搅拌摩擦焊及其研究现状[J];焊接;2002年11期
3 张田仓,郭德伦,陈沁刚,栾国红;铝合金搅拌摩擦焊技术研究[J];机械工程学报;2002年02期
4 云杉;搅拌摩擦焊——最具革命性的焊接新技术——专访中国搅拌摩擦焊中心首席专家关桥院士、北京赛福斯特技术有限公司栾国红总经理[J];航空制造技术;2003年11期
5 周细应 ,柯黎明 ,刘鸽平 ,邢丽 ,夏春 ,汤旭昌;搅拌摩擦焊的温度分析[J];新技术新工艺;2003年10期
6 ;激光辅助搅拌摩擦焊[J];电焊机;2003年07期
7 ;搅拌摩擦焊技术在中国的推广应用[J];电焊机;2003年10期
8 姜澜,魏绪钧,姚广春,王德全;铝合金搅拌摩擦焊研究现状及应用[J];材料导报;2003年06期
9 栾国红,南利辉,孙成彬,关桥;新型船舶制造技术-搅拌摩擦焊[J];热加工工艺;2004年01期
10 栾国红,柴鹏,孙成彬,关桥;汽车制造驶上搅拌摩擦焊之路[J];电焊机;2004年01期
相关会议论文 前10条
1 张田仓;郭德伦;陈沁刚;栾国红;;搅拌摩擦焊技术研究[A];第九次全国焊接会议论文集(第1册)[C];1999年
2 唐伟;郭昕昱;J C McClure;李颍;L Murr;;搅拌摩擦焊及其在铝合金连接中的应用[A];第九次全国焊接会议论文集(第1册)[C];1999年
3 林香祝;张敏;徐世珍;;搅拌摩擦焊技术的发展[A];第二届中国北方焊接学术会议论文集[C];2001年
4 关桥;栾国红;;搅拌摩擦焊的现状与发展[A];第十一次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2005年
5 张彦华;常金玲;刘雪梅;;搅拌摩擦焊过程的流变学初步分析[A];第十一次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2005年
6 郭晓娟;董春林;康举;栾国红;付瑞东;;搅拌摩擦焊搭接界面缺陷初步研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
7 张伟;王磊;王晓晖;;3A21与6063异种铝合金搅拌摩擦焊接头性能分析[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
8 栾国红;郭德伦;张田仓;孙成彬;;铝合金的搅拌摩擦焊[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
9 胡礼本;;塑料搅拌摩擦焊的力学行为[A];陕西省焊接学术会议论文集[C];2006年
10 崔凡;张春杰;康志明;;刚性动支撑搅拌摩擦焊工艺研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
相关重要报纸文章 前10条
1 本报记者 焦静波;将小技术做成大产业[N];中国航空报;2011年
2 张爱清;中国首台机器人搅拌摩擦焊系统推介会在制造所举行[N];中国航空报;2013年
3 栾国红 南利辉;搅拌摩擦焊:促进飞机制造技术发展[N];中国航空报;2004年
4 侯小川;唐众民 焊接领域破解难题[N];中国航天报;2007年
5 梅开 侯小川;交响[N];中国航天报;2007年
6 柴鹏;先进技术带来跨越式发展[N];中国航空报;2012年
7 柴鹏;革命性的固相焊接技术——搅拌摩擦焊[N];中国航空报;2012年
8 中航工业制造所 董春林;应重视发展机器人搅拌摩擦焊技术[N];中国航空报;2014年
9 吴思;十年攻关路 五年飞天行[N];中国航天报;2014年
10 王姝书;突出重围“乘上”轨道交通[N];中国航天报;2014年
相关博士学位论文 前4条
1 鄢东洋;铝合金薄壁结构搅拌摩擦焊热—力学过程的研究及模拟[D];清华大学;2010年
2 周鹏展;高强铝合金厚板搅拌摩擦焊研究[D];中南大学;2006年
3 金玉花;高强铝合金搅拌摩擦焊接头组织及薄弱区研究[D];兰州理工大学;2012年
4 胡志力;2024铝合金搅拌摩擦焊管材塑性变形行为研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
相关硕士学位论文 前10条
1 王海艳;6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能研究[D];华南理工大学;2010年
2 郑小茂;7A04高强铝合金搅拌摩擦焊工艺及接头的组织与性能研究[D];华南理工大学;2015年
3 张海军;7N01铝合金搅拌摩擦焊焊接工艺和接头力学性能研究[D];西南交通大学;2015年
4 万龙;铝/钢搅拌摩擦搭接强流变作用下界面行为及力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 贾浩洲;搅拌摩擦焊机床3-PRS并联头精度分析[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 刘朝磊;6061铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
7 郭晓娟;搅拌摩擦焊中热过程数值模拟分析[D];天津大学;2007年
8 史丽辉;铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能的研究[D];吉林大学;2010年
9 包孔;搅拌摩擦焊可调摩擦头的研制[D];兰州理工大学;2005年
10 刘孟;铜及铜合金的搅拌摩擦焊工艺研究[D];大连交通大学;2006年
本文编号:1974622
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/1974622.html