GH4065A合金电子束焊接工艺及接头组织性能
发布时间：2021-06-26 06:46
本工作研究了不同电子束焊接工艺条件下GH4065A合金的焊缝质量,探讨了焊接裂纹产生的原因,分析了双斑电子束焊接工艺抑制裂纹的机理,并针对焊接接头的显微组织以及力学性能进行了测试分析。研究发现,采用常规电子束焊接方法时GH4065A合金易开裂,而采用双斑电子束焊接工艺可有效实现GH4065A合金的连接,且焊缝质量满足HB7608-1998标准中I级要求。电子束焊接接头的焊缝区以细小的树枝晶为主,且存在Nb、Ti元素的偏析,γ′强化相从焊缝向近缝母材逐渐粗化,焊缝区与母材的组织差异是导致焊缝高温下拉伸塑性降低的主要原因。模拟结果表明,双斑电子束焊接工艺能够降低焊接过程中的能量集中程度,改善焊缝的冷却速度,从而减轻裂纹产生的倾向。经时效处理后电子束焊缝25～750℃的强度系数超过96%,750℃下焊接接头延伸率为9%,表明电子束焊接是实现GH4065A合金结构连接的一种有效方法。
【文章来源】：材料导报. 2020,34(22)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
固溶态GH4065A合金的显微组织:(a)光学显微镜;(b, c)扫描电镜
GH4065A合金中的沉淀强化相γ′-Ni3(Al,Ti)具有面心立方有序结构,随着温度的升高存在强度增强的趋势。因此,随着Al、Ti含量的增加,γ′相体积分数逐渐增大,合金的高温强度增强,对应的裂纹敏感性也增强。根据参考文献[9],当GH4065A合金中Ti、Al的含量分别为3.7%和2.1%时,γ′相含量超过40%。图2为Al、Ti 含量对高温合金焊接性的影响[20],从图2中可以看到,GH4065A合金处于较难焊接高温合金的区间。为了降低焊接裂纹产生的概率,在常规电子束焊接的基础上,探索研究了新型的双斑电子束焊接工艺。图3为GH4065A合金采用传统单斑焊接工艺(图3a)和双斑焊接工艺(图3b)时的熔池形貌,具体工艺参数如表1所示。在双斑焊接模式下,电子束通过高速偏转线圈,可在工件表面同时形成两个电子束斑点,从而在焊接过程中形成与传统单斑焊接有明显差异的热循环状态和熔池液相流动形态。
表2 不同温度下GH4065A合金母材和焊缝的拉伸性能Table 2 Tensile properties of base material and weld joint of GH4065A alloy with different temperature Specimen T/℃ Tensile property Rm/MPa Rp0.2/MPa A/% Z/% Strength coefficient Welded joint 25 1 518 1 195 16.5 31 0.98 650 1 390 1 100 12 31.5 0.96 750 1 170 1 050 9 11 1.06 Matrix 25 1 553 1 152 24 28.4 / 650 1 448 1 055 23.6 22.8 750 1 102 1 001 12.6 28.8图10 不同温度下焊接接头与母材的(a)抗拉强度和(b)延伸率对比
【参考文献】：
期刊论文
[1]Inconel 718变形高温合金热加工组织演变与发展趋势[J]. 刘永长,张宏军,郭倩颖,周晓胜,马宗青,黄远,李会军. 金属学报. 2018(11)
[2]航空发动机先进焊接技术应用[J]. 曲伸,李英,倪建成,杨烁,周冠男. 航空制造技术. 2015(20)
[3]高性能涡轮盘材料GH4065及其先进制备技术研究[J]. 张北江,赵光普,张文云,黄烁,陈石富. 金属学报. 2015(10)
[4]商用航空发动机盘轴类转动件焊接工艺分析[J]. 张露,韩秀峰,王伦. 航空制造技术. 2015(11)
[5]新一代镍基变形高温合金GH4065A的组织控制与力学性能[J]. 赵光普,黄烁,张北江,胥国华,秦鹤勇,张文云. 钢铁研究学报. 2015(02)
[6]γ″和γ′相强化的Ni-Fe基高温合金GH4169的研究与发展[J]. 谢锡善,董建新,付书红,张麦仓. 金属学报. 2010(11)
[7]高Al、Ti含量镍基高温合金激光、微弧火花表面熔焊处理研究进展及解决熔焊裂纹的途径[J]. 谢玉江,王茂才,王明生. 中国表面工程. 2010(05)
[8]低膨胀高温合金GH783电子束焊接头组织及性能研究[J]. 周标,郭绍庆,刘文慧,李能,余槐,袁鸿. 焊接. 2010 (07)
[9]国内镍基高温合金的焊接研究现状[J]. 李亚江,夏春智,石磊. 现代焊接. 2010(07)
[10]GH742合金热变形行为与微观组织演化[J]. 张北江,赵光普,胥国华,冯涤. 金属学报. 2005(11)
硕士论文
[1]热处理对K445高温合金组织及性能的影响[D]. 谢文江.西安理工大学 2007
本文编号：3250845
【文章来源】：材料导报. 2020,34(22)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
固溶态GH4065A合金的显微组织:(a)光学显微镜;(b, c)扫描电镜
GH4065A合金中的沉淀强化相γ′-Ni3(Al,Ti)具有面心立方有序结构,随着温度的升高存在强度增强的趋势。因此,随着Al、Ti含量的增加,γ′相体积分数逐渐增大,合金的高温强度增强,对应的裂纹敏感性也增强。根据参考文献[9],当GH4065A合金中Ti、Al的含量分别为3.7%和2.1%时,γ′相含量超过40%。图2为Al、Ti 含量对高温合金焊接性的影响[20],从图2中可以看到,GH4065A合金处于较难焊接高温合金的区间。为了降低焊接裂纹产生的概率,在常规电子束焊接的基础上,探索研究了新型的双斑电子束焊接工艺。图3为GH4065A合金采用传统单斑焊接工艺(图3a)和双斑焊接工艺(图3b)时的熔池形貌,具体工艺参数如表1所示。在双斑焊接模式下,电子束通过高速偏转线圈,可在工件表面同时形成两个电子束斑点,从而在焊接过程中形成与传统单斑焊接有明显差异的热循环状态和熔池液相流动形态。
表2 不同温度下GH4065A合金母材和焊缝的拉伸性能Table 2 Tensile properties of base material and weld joint of GH4065A alloy with different temperature Specimen T/℃ Tensile property Rm/MPa Rp0.2/MPa A/% Z/% Strength coefficient Welded joint 25 1 518 1 195 16.5 31 0.98 650 1 390 1 100 12 31.5 0.96 750 1 170 1 050 9 11 1.06 Matrix 25 1 553 1 152 24 28.4 / 650 1 448 1 055 23.6 22.8 750 1 102 1 001 12.6 28.8图10 不同温度下焊接接头与母材的(a)抗拉强度和(b)延伸率对比
【参考文献】：
期刊论文
[1]Inconel 718变形高温合金热加工组织演变与发展趋势[J]. 刘永长,张宏军,郭倩颖,周晓胜,马宗青,黄远,李会军. 金属学报. 2018(11)
[2]航空发动机先进焊接技术应用[J]. 曲伸,李英,倪建成,杨烁,周冠男. 航空制造技术. 2015(20)
[3]高性能涡轮盘材料GH4065及其先进制备技术研究[J]. 张北江,赵光普,张文云,黄烁,陈石富. 金属学报. 2015(10)
[4]商用航空发动机盘轴类转动件焊接工艺分析[J]. 张露,韩秀峰,王伦. 航空制造技术. 2015(11)
[5]新一代镍基变形高温合金GH4065A的组织控制与力学性能[J]. 赵光普,黄烁,张北江,胥国华,秦鹤勇,张文云. 钢铁研究学报. 2015(02)
[6]γ″和γ′相强化的Ni-Fe基高温合金GH4169的研究与发展[J]. 谢锡善,董建新,付书红,张麦仓. 金属学报. 2010(11)
[7]高Al、Ti含量镍基高温合金激光、微弧火花表面熔焊处理研究进展及解决熔焊裂纹的途径[J]. 谢玉江,王茂才,王明生. 中国表面工程. 2010(05)
[8]低膨胀高温合金GH783电子束焊接头组织及性能研究[J]. 周标,郭绍庆,刘文慧,李能,余槐,袁鸿. 焊接. 2010 (07)
[9]国内镍基高温合金的焊接研究现状[J]. 李亚江,夏春智,石磊. 现代焊接. 2010(07)
[10]GH742合金热变形行为与微观组织演化[J]. 张北江,赵光普,胥国华,冯涤. 金属学报. 2005(11)
硕士论文
[1]热处理对K445高温合金组织及性能的影响[D]. 谢文江.西安理工大学 2007
本文编号：3250845
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3250845.html
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