钛焊缝凝固组织、性能演变和缺陷分析
发布时间：2021-02-12 06:04
TA10合金具有优异的抗腐能力、良好的力学性能和易于焊接的特点,一般在实际应用中作为抗耐蚀材料,常常被用于化工行业、海洋发电设施、海水净化设施和潜艇等。但是在TA10钛合金在其酸性环境中服役时,在没有达到预期服役时间便在接头处出现损伤,针对TA10合金焊接质量不过关的问题,本文分析研究了10mm厚的TA10钛合金板的TIG焊（钨极氩弧焊）焊接工艺参数以及凝固组织、性能演变,希望为10mm厚TA10板材找到最佳焊接方法,并且对接头组织进行热处理以及热氢处理,探究两种焊后处理对焊接头组织性能的影响。主要结果表明:对TA10焊缝凝固组织研究表明,焊缝区、热影响区的组织由针状α+β、等轴初生α和层片状α+β构成,粗大的原始β晶粒晶界清晰完整。在焊缝中心区域,原始β晶粒内部分布着一些不同取向的细小针状α′相。对焊接接头力学性能研究发现,随焊接电流增加和焊接速度降低,焊缝区和热影响区平均维氏硬度均提高,随焊接电流增大,接头强度有所提高而延伸率却在下降;焊接头拉伸断口呈典型韧性断裂特征。由焊接头力学性能及断口分析,较佳10mm厚的TA10钛合金板材的焊接工艺参数为:焊接电流130A,焊接电压20V,...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
N、O、C元素对钛合金强度的影响
图 1.1 N、O、C 元素对钛合金强度的影响 图 1.2 N、O、C 元素对钛合金韧性的影响2）焊接裂纹：因为钛及钛合金中杂质较少，不会再晶界出生成低熔点共晶，而且结晶温度区间窄，钛合金焊缝熔池凝固时收缩量较小，热裂纹的敏感性较小。当焊缝中 H2、O2、N2的量较多时，焊缝和热影响区的组织性能会脆化，在焊接熔池的凝固过程中容易出现裂纹现象[26]。有时在焊缝的热影响区也会由于氢元素的影响产生延迟裂纹。3）焊缝气孔：氧气、氮气、氢气、二氧化碳、水渍这些物质的入侵都会在焊接过程中造成气孔的出现。现在学术界基本认定氢元素是造成钛及钛合金焊接过程中形成气孔的罪魁祸首，这些气孔一般形成于在焊缝中心区域以及热影响区附近。形成气孔的因素主要有：①在熔池中有氢气、氮气、氧气等杂质气体。②在焊丝表面有空气侵入，表面附着颗粒、有机物与氧化物以及内部侵入气体等，都有可能在钛及钛合金的焊缝凝固过程中产生气孔。③焊件表面有空气侵入，钛合金焊件表面附着颗粒质点、有机物、手指印与氧化物或内部侵入气体等，同样都有可能在焊接过程中形成气孔。④TIG 焊接时焊接参数设置不当造成焊接电流过大，焊接速度不
图 2.1 手工 TIG 焊机的组成图 2.2 TIG 焊原理示意图1-惰性气体 2-喷嘴 3-钨电极 4-电弧 5-熔池 6-焊缝金属 7-母材 8-焊丝（填充金属）9-导电嘴采用蔡司 AxioVert.A1 倒置显微镜观察焊接接头的凝固组织；MTS-1000J型显微硬度计测定焊接接头的显微硬度；按 GB/T2651-2008《焊接接头拉伸试法》的有关规定，在拉伸试验机上对 TA10 钨极氩弧焊焊接接头试样做轴向拉
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-6Al-4V钛合金光纤激光叠焊（英文）[J]. 李翠,李斌,吴泽锋,祁小勇,叶兵,王爱华. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(01)
[2]TC4钛合金激光窄间隙焊接工艺与组织特征研究[J]. 王翔宇,巩水利,杨璟,芦伟,单飞虎. 航空制造技术. 2016(Z2)
[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钛合金激光扫描焊接工艺参数对气孔的影响[J]. 张甫,王威,王旭友,杨海峰,杨义诚. 焊接. 2016(02)
[5]活性焊剂和热处理对TC17钛合金TIG焊接头组织和性能的影响分析[J]. 万晓慧,李冬杰,郭德伦,李晓红. 航空制造技术. 2015(11)
[6]钛合金在航空航天及武器装备领域的应用与发展[J]. 刘全明,张朝晖,刘世锋,杨海瑛. 钢铁研究学报. 2015(03)
[7]航空用钛合金研究进展[J]. 金和喜,魏克湘,李建明,周建宇,彭文静. 中国有色金属学报. 2015(02)
[8]钛TIG焊焊接工艺研究[J]. 邱葭菲,汤国乐,王瑞权,张伟. 焊接技术. 2014(11)
[9]我国航空用钛合金技术研究现状及发展[J]. 朱知寿. 航空材料学报. 2014(04)
[10]钛及钛合金的焊接[J]. 陈娟. 盐业与化工. 2013(10)
博士论文
[1]航空钛合金激光焊接全熔透稳定性及其焊接物理冶金研究[D]. 陈俐.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]Ti75新型合金焊接工艺研究[D]. 李文杰.哈尔滨工业大学 2013
[2]影响TC4钛合金TIG焊接头力学性能的因素研究[D]. 高晓刚.内蒙古工业大学 2013
[3]氩弧焊接TA2及Ti62421s合金组织、性能的研究[D]. 孙玮.中南大学 2012
[4]TA15合金TIG焊及焊后氢处理对接头组织和性能的影响[D]. 杨辉.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3030373
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
N、O、C元素对钛合金强度的影响
图 1.1 N、O、C 元素对钛合金强度的影响 图 1.2 N、O、C 元素对钛合金韧性的影响2）焊接裂纹：因为钛及钛合金中杂质较少，不会再晶界出生成低熔点共晶，而且结晶温度区间窄，钛合金焊缝熔池凝固时收缩量较小，热裂纹的敏感性较小。当焊缝中 H2、O2、N2的量较多时，焊缝和热影响区的组织性能会脆化，在焊接熔池的凝固过程中容易出现裂纹现象[26]。有时在焊缝的热影响区也会由于氢元素的影响产生延迟裂纹。3）焊缝气孔：氧气、氮气、氢气、二氧化碳、水渍这些物质的入侵都会在焊接过程中造成气孔的出现。现在学术界基本认定氢元素是造成钛及钛合金焊接过程中形成气孔的罪魁祸首，这些气孔一般形成于在焊缝中心区域以及热影响区附近。形成气孔的因素主要有：①在熔池中有氢气、氮气、氧气等杂质气体。②在焊丝表面有空气侵入，表面附着颗粒、有机物与氧化物以及内部侵入气体等，都有可能在钛及钛合金的焊缝凝固过程中产生气孔。③焊件表面有空气侵入，钛合金焊件表面附着颗粒质点、有机物、手指印与氧化物或内部侵入气体等，同样都有可能在焊接过程中形成气孔。④TIG 焊接时焊接参数设置不当造成焊接电流过大，焊接速度不
图 2.1 手工 TIG 焊机的组成图 2.2 TIG 焊原理示意图1-惰性气体 2-喷嘴 3-钨电极 4-电弧 5-熔池 6-焊缝金属 7-母材 8-焊丝（填充金属）9-导电嘴采用蔡司 AxioVert.A1 倒置显微镜观察焊接接头的凝固组织；MTS-1000J型显微硬度计测定焊接接头的显微硬度；按 GB/T2651-2008《焊接接头拉伸试法》的有关规定，在拉伸试验机上对 TA10 钨极氩弧焊焊接接头试样做轴向拉
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-6Al-4V钛合金光纤激光叠焊（英文）[J]. 李翠,李斌,吴泽锋,祁小勇,叶兵,王爱华. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(01)
[2]TC4钛合金激光窄间隙焊接工艺与组织特征研究[J]. 王翔宇,巩水利,杨璟,芦伟,单飞虎. 航空制造技术. 2016(Z2)
[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钛合金激光扫描焊接工艺参数对气孔的影响[J]. 张甫,王威,王旭友,杨海峰,杨义诚. 焊接. 2016(02)
[5]活性焊剂和热处理对TC17钛合金TIG焊接头组织和性能的影响分析[J]. 万晓慧,李冬杰,郭德伦,李晓红. 航空制造技术. 2015(11)
[6]钛合金在航空航天及武器装备领域的应用与发展[J]. 刘全明,张朝晖,刘世锋,杨海瑛. 钢铁研究学报. 2015(03)
[7]航空用钛合金研究进展[J]. 金和喜,魏克湘,李建明,周建宇,彭文静. 中国有色金属学报. 2015(02)
[8]钛TIG焊焊接工艺研究[J]. 邱葭菲,汤国乐,王瑞权,张伟. 焊接技术. 2014(11)
[9]我国航空用钛合金技术研究现状及发展[J]. 朱知寿. 航空材料学报. 2014(04)
[10]钛及钛合金的焊接[J]. 陈娟. 盐业与化工. 2013(10)
博士论文
[1]航空钛合金激光焊接全熔透稳定性及其焊接物理冶金研究[D]. 陈俐.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]Ti75新型合金焊接工艺研究[D]. 李文杰.哈尔滨工业大学 2013
[2]影响TC4钛合金TIG焊接头力学性能的因素研究[D]. 高晓刚.内蒙古工业大学 2013
[3]氩弧焊接TA2及Ti62421s合金组织、性能的研究[D]. 孙玮.中南大学 2012
[4]TA15合金TIG焊及焊后氢处理对接头组织和性能的影响[D]. 杨辉.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3030373
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