TA19双态组织钛合金线性摩擦焊接头的组织结构及演化行为
发布时间：2021-09-01 07:43
本实验研究了具有双态组织结构特征的TA19钛合金线性摩擦焊接头的组织结构,分析了等轴初生α相和片层结构β转变组织的变形行为及接头焊缝的形成机制。结果表明:线性摩擦焊接时剧烈的连续热塑性变形使得焊缝中心的TA19双态组织钛合金经历了组织粗化、变形、破碎以及完全碎化的过程,最终转变为超细晶等轴组织。从焊接接头的热影响区到焊缝中心,等轴初生α相经历了不连续的塑性变形和破碎最终完全相变为β相。片层结构β转变组织则先后经历了变形、解体并完全碎化的过程。
【文章来源】：材料导报. 2020,34(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
TA19双态组织钛合金的显微组织
表2 钛合金的锻造工艺Table 2 Forging process of titanium alloy Forging process Forging starting temperature Forging finishing temperature Forged structure β forging TT+(30—100) ℃ TT+(30—100) ℃ Widmanstatten/basketweave structure Sub-β forging TT+(30—100) ℃ TT-(30—50) ℃ Equiaxed/bimodal structure Quasi-β forging TT+(5—10) ℃ TT+(5—10) ℃ Basketweave structure α+β forging TT-(30—100) ℃ TT-(30—100) ℃ Equiaxed/bimodal structure2 结果及分析
线性摩擦焊接工艺参数为:顶锻力80～100 kN,频率40 Hz,缩短量7 mm。焊接试件尺寸为130 mm×75 mm×20 mm(L×W×H),其中W×H为焊接摩擦界面。在线性摩擦焊接过程中,摩擦界面金属在短时间内达到粘塑性状态,在摩擦压力与振动件往复运动的带动下,处于粘流态的钛合金将发生连续热塑性变形。在随后的顶锻过程中,接头粘流态的钛合金将发生更为剧烈的热塑性变形,大部分的热塑性金属被挤出摩擦界面形成飞边(图2a),剩余的热塑性金属形成致密的焊缝组织。而焊缝组织因变形碎化程度的不同将呈现出不同的腐蚀抗力,宏观上表现为在焊接接头存在色泽各异的区域(图2b)。焊后切除飞边并沿垂直于焊接面方向截取20 mm×20 mm×6 mm金相试样(图2b),分别在CS3400型扫描电镜及OLYMPUS-BX51M金相显微镜下观察其接头的组织结构。线性摩擦焊的往复运动和顶锻加压过程使得焊接接头具有典型的锻造组织特征。钛合金锻造组织的形成与温度有关[25-26],如表2及图3所示,若钛合金在TT温度以下30～100 ℃发生塑性变形,将经历钛合金的α+β锻造过程(α+β forging),此时等轴αp相和片层结构βT组织同时参与塑性变形,最终获得等轴或双态组织。若钛合金始终在TT温度以上30～100 ℃发生塑性变形和破碎,其塑性变形属于钛合金的β锻造(β forging),最终形成魏氏组织或者网篮组织。若钛合金在TT温度以上30～100 ℃开始发生塑性变形,最终在TT温度以下完成变形和破碎,其塑性变形属于钛合金的亚β锻造(Sub-β forging),最终形成等轴或双态组织。若钛合金在TT温度以上5～10 ℃进行塑性变形,其变形过程与β锻造完全一致,但β晶粒在β单相区的加热温度低且加热时间短,最终将获得细小的网篮组织,其塑性变形属于钛合金的准β锻造(Quasi-β forging)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TC4-DT钛合金线性摩擦焊接头组织和力学性能分析[J]. 刘颖,张传臣,张田仓. 航空制造技术. 2017(22)
[2]TA19钛合金线性摩擦焊接头组织及硬度研究[J]. 张晶,张田仓,李菊. 热加工工艺. 2017(17)
[3]热处理对TC4/TC17线性摩擦焊接头组织与性能的影响[J]. 贺建超,张田仓,季亚娟,张传臣. 材料热处理学报. 2016(01)
[4]TC11/TC17线性摩擦焊飞边及焊缝微区特征分析[J]. 季亚娟,张田仓,李晓红,郭德伦. 航空制造技术. 2015(11)
[5]TC17（α+β）/TC17（β）钛合金线性摩擦焊接头组织与力学性能[J]. 李菊,张田仓,郭德伦,郎波,江乐天. 航空制造技术. 2015(03)
[6]TC11钛合金线性摩擦焊界面微观组织演变[J]. 郎波,张田仓,陶军,孙成彬. 材料工程. 2012(10)
[7]先进焊接技术在发动机整体叶盘修复中的应用[J]. 黄艳松,马俊文,冯保东. 新技术新工艺. 2012(08)
[8]异质钛合金线性摩擦焊接头微观组织与显微硬度分析[J]. 张传臣,黄继华,张田仓,季亚娟. 焊接学报. 2012(04)
本文编号：3376570
【文章来源】：材料导报. 2020,34(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
TA19双态组织钛合金的显微组织
表2 钛合金的锻造工艺Table 2 Forging process of titanium alloy Forging process Forging starting temperature Forging finishing temperature Forged structure β forging TT+(30—100) ℃ TT+(30—100) ℃ Widmanstatten/basketweave structure Sub-β forging TT+(30—100) ℃ TT-(30—50) ℃ Equiaxed/bimodal structure Quasi-β forging TT+(5—10) ℃ TT+(5—10) ℃ Basketweave structure α+β forging TT-(30—100) ℃ TT-(30—100) ℃ Equiaxed/bimodal structure2 结果及分析
线性摩擦焊接工艺参数为:顶锻力80～100 kN,频率40 Hz,缩短量7 mm。焊接试件尺寸为130 mm×75 mm×20 mm(L×W×H),其中W×H为焊接摩擦界面。在线性摩擦焊接过程中,摩擦界面金属在短时间内达到粘塑性状态,在摩擦压力与振动件往复运动的带动下,处于粘流态的钛合金将发生连续热塑性变形。在随后的顶锻过程中,接头粘流态的钛合金将发生更为剧烈的热塑性变形,大部分的热塑性金属被挤出摩擦界面形成飞边(图2a),剩余的热塑性金属形成致密的焊缝组织。而焊缝组织因变形碎化程度的不同将呈现出不同的腐蚀抗力,宏观上表现为在焊接接头存在色泽各异的区域(图2b)。焊后切除飞边并沿垂直于焊接面方向截取20 mm×20 mm×6 mm金相试样(图2b),分别在CS3400型扫描电镜及OLYMPUS-BX51M金相显微镜下观察其接头的组织结构。线性摩擦焊的往复运动和顶锻加压过程使得焊接接头具有典型的锻造组织特征。钛合金锻造组织的形成与温度有关[25-26],如表2及图3所示,若钛合金在TT温度以下30～100 ℃发生塑性变形,将经历钛合金的α+β锻造过程(α+β forging),此时等轴αp相和片层结构βT组织同时参与塑性变形,最终获得等轴或双态组织。若钛合金始终在TT温度以上30～100 ℃发生塑性变形和破碎,其塑性变形属于钛合金的β锻造(β forging),最终形成魏氏组织或者网篮组织。若钛合金在TT温度以上30～100 ℃开始发生塑性变形,最终在TT温度以下完成变形和破碎,其塑性变形属于钛合金的亚β锻造(Sub-β forging),最终形成等轴或双态组织。若钛合金在TT温度以上5～10 ℃进行塑性变形,其变形过程与β锻造完全一致,但β晶粒在β单相区的加热温度低且加热时间短,最终将获得细小的网篮组织,其塑性变形属于钛合金的准β锻造(Quasi-β forging)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TC4-DT钛合金线性摩擦焊接头组织和力学性能分析[J]. 刘颖,张传臣,张田仓. 航空制造技术. 2017(22)
[2]TA19钛合金线性摩擦焊接头组织及硬度研究[J]. 张晶,张田仓,李菊. 热加工工艺. 2017(17)
[3]热处理对TC4/TC17线性摩擦焊接头组织与性能的影响[J]. 贺建超,张田仓,季亚娟,张传臣. 材料热处理学报. 2016(01)
[4]TC11/TC17线性摩擦焊飞边及焊缝微区特征分析[J]. 季亚娟,张田仓,李晓红,郭德伦. 航空制造技术. 2015(11)
[5]TC17（α+β）/TC17（β）钛合金线性摩擦焊接头组织与力学性能[J]. 李菊,张田仓,郭德伦,郎波,江乐天. 航空制造技术. 2015(03)
[6]TC11钛合金线性摩擦焊界面微观组织演变[J]. 郎波,张田仓,陶军,孙成彬. 材料工程. 2012(10)
[7]先进焊接技术在发动机整体叶盘修复中的应用[J]. 黄艳松,马俊文,冯保东. 新技术新工艺. 2012(08)
[8]异质钛合金线性摩擦焊接头微观组织与显微硬度分析[J]. 张传臣,黄继华,张田仓,季亚娟. 焊接学报. 2012(04)
本文编号：3376570
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