外加横向交流磁场对钛合金焊接接头组织性能影响

发布时间：2017-09-16 21:42

  本文关键词：外加横向交流磁场对钛合金焊接接头组织性能影响

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【摘要】：钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。钛自从其发现到发展至如今已经过了200多年的历史,从工业价值、资源寿命和发展前景来看,钛仅次于铁、铝,被称为正在崛起的第三金属。由于钛合金可焊性较差,导致钛合金焊接工艺较复杂,且难以得到可靠的焊接结构,因此,本文以钛合金作为研究材料,通过研究外加横向磁场对钛合金焊接的影响,探索采用合适的横向磁场使钛合金焊接工艺得到优化的方法。本课题通过引入横向交流磁场,对钛合金TA2进行焊接,采用正交实验的方法进行实验,实验中焊接电流、磁场电流、磁场频率等参数可调,分析不同工艺参数对焊接接头力学性能及显微组织的影响。焊后主要对试件进行拉伸、硬度等力学性能实验,通过金相显微镜及扫描电镜对焊缝的显微组织及合金元素的分布进行分析,揭示磁场对焊接接头组织性能的作用机理。结果表明:在无磁场下,随着焊接电流的增大,焊缝的熔宽也随之增大,焊接接头的力学性能也呈现先增大后减小的变化规律,并在焊接电流为170A,焊速为2.0mm/s时,抗拉强度取得最大值:σb=590.5MPa、δ=26.9%、Ψ=56.2%,焊缝的布氏硬度为241HB。通过正交实验得出焊接接头最佳的工艺参数为焊接电流为170A、磁场电流为9A、磁场频率为60Hz,此时的力学性能为:σb=624.5MPa,δ=26.8%,ψ=49.2%,布氏硬度为281HB。外加横向磁场通过与电弧、熔池的相互作用产生电磁搅拌作用,使焊缝金属的一次结晶组织细化,促进针状α’钛马氏体的形成,使合金元素分布更加均匀,能够有效的改善钛合金的焊接性。
【关键词】：钛合金 TIG焊 横向交流磁场 力学性能 显微组织
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG407
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 钛合金的焊接9-12
• 1.2.1 钛合金的焊接性9-10
• 1.2.2 钛合金的焊接方法10-12
• 1.3 磁场控制的焊接技术简述12-14
• 1.3.1 磁场控制的方式12-14
• 1.3.2 磁控焊接发展趋势14
• 1.4 钛合金与磁场焊接技术国内外发展现状14-15
• 1.5 本课题研究的目的、意义及内容15-17
• 第2章 试验方法、设备及材料17-26
• 2.1 试验材料17-18
• 2.2 试验方法及设备18-20
• 2.3 工艺参数的确定20-22
• 2.4 焊接接头性能分析22-26
• 2.4.1 力学性能试验22-24
• 2.4.2 显微组织观察24-26
• 第3章 钛合金的TIG焊工艺优化26-40
• 3.1 焊接电流的优化26-33
• 3.1.1 焊接电流的焊缝外观的影响26-27
• 3.1.2 焊接电流的力学性能的影响27-30
• 3.1.3 焊接电流的显微组织的影响30-33
• 3.2 焊接速度的优化33-38
• 3.2.1 焊接速度的焊缝成型的影响33-34
• 3.2.2 焊接速度的力学性能的影响34-37
• 3.2.3 焊接速度的显微组织的影响37-38
• 3.3 小结38-40
• 第4章 磁场作用下钛合金焊接工艺优化40-64
• 4.1 正交试验设计40
• 4.2 工艺参数对焊接接头外观成型性的影响40-43
• 4.3 工艺参数对焊接接头力学性能的影响43-50
• 4.3.1 拉伸性能43-48
• 4.3.2 硬度48-50
• 4.4 工艺参数对焊接接头显微组织的影响50-51
• 4.5 补充试验51-58
• 4.5.1 磁场频率对焊接接头力学性能及显微组织的影响52-55
• 4.5.2 磁场电流对焊接接头力学性能及显微组织的影响55-58
• 4.6 磁场作用机理分析58-63
• 4.6.1 熔池温度场均匀化60
• 4.6.2 电磁搅拌作用60-62
• 4.6.3 合金元素均匀化62-63
• 4.7 小结63-64
• 第5章 结论64-65
• 参考文献65-68
• 在学研究成果68-69
• 致谢69

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本文编号：865594