Ti/Al合金氩弧熔—钎焊接头组织结构及连接机制的研究
发布时间：2023-05-07 03:37
钛与铝热物理性能相差大,采用传统熔焊方法进行连接时易生成Ti-Al脆性金属间化合物,Ti/Al异质合金被认为难以实现熔焊连接。本文采用SA11100、 SA14043、SA14047及SA15356焊丝针对TA15钛合金与2024Al、5A06Al合金进行填丝钨极氩弧焊(GTAW)连接,研究焊丝合金成分及铝合金母材对接头组织特征的影响。焊丝成分对接头显微组织具有较大的影响,铝合金母材对接头组织的影响很小。采用Al-Si系焊丝SA14047时,获得的Ti/Al GTAW接头焊缝中脆性析出相数量少,接头厚度方向Ti/Al过渡区组织差异较小且反应层平均厚度较小,组织性能较好。采用其它三种焊丝时Ti/Al过渡区厚度大且存在裂纹,接头厚度方向过渡区组织差异大。采用SA14043焊丝对RuTi/1060Al异质合金进行脉冲熔化极氩弧焊(P-GMAW)连接,研究焊接热输入对接头组织特征的影响。焊接热输入对Ti/Al P-GMAW接头焊缝及Ti/Al过渡区显微组织具有较大的影响。焊接热输入较低时,焊缝中形成了尺寸较小的颗粒状或短棒状析出相,钛合金与焊缝之间形成一层锯齿状的过渡区；焊接热输入较大时,焊缝...
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及目的意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题研究目的意义
1.2 Ti/Al异质合金熔焊难点
1.3 国内外Ti/Al异质合金连接研究现状
1.3.1 Ti/Al异质合金连接方法
1.3.2 Ti/Al熔-钎焊工艺改进
1.3.3 Ti/Al熔-钎焊接头结合机制
1.3.4 Ti/Al熔-钎焊裂纹及断裂行为
1.4 课题研究主要内容
第2章 试验材料及研究方法
2.1 试验材料
2.1.1 钛合金母材
2.1.2 铝合金母材
2.1.3 合金焊丝及保护气体
2.2 氩弧焊设备及工艺
2.2.1 填丝钨极氩弧焊
2.2.2 脉冲熔化极氩弧焊
2.3 试验设计思路
2.4 试验及研究方法
第3章 Ti/Al填丝钨极氩弧焊接头显微组织
引言
3.1 Ti/Al填丝GTAW接头母材及焊缝显微组织
3.1.1 Ti/Al接头成形
3.1.2 铝侧焊接热影响区显微组织
3.1.3 钛侧焊接热影响区显微组织
3.1.4 焊缝显微组织
3.2 Ti/Al填丝GTAW接头铝侧熔合区显微组织
3.2.1 TA15/2024Al接头铝侧熔合区
3.2.2 TA15/5A06Al接头铝侧熔合区
3.3 Ti/Al填丝GTAW接头Ti/Al过渡区显微组织
3.3.1 焊丝合金成分对Ti/Al过渡区组织的影响
3.3.2 铝母材对Ti/Al过渡区组织的影响
3.3.3 接头厚度方向Ti/Al过渡区显微组织
3.3.4 Ti/Al过渡区附近显微硬度分布
3.4 本章小结
第4章 Ti/Al脉冲熔化极氩弧焊接头显微组织
引言
4.1 RuTi/1060Al P-GMAW接头母材及焊缝显微组织
4.1.1 Ti/Al接头成形
4.1.2 RuTi钛合金焊接热影响区
4.1.3 焊缝显微组织
4.2 1060Al侧熔合区组织特征
4.2.1 焊接热输入对1060Al侧熔合区组织的影响
4.2.2 1060Al侧熔合区附近显微硬度分布
4.3 RuTi钛合金侧Ti/Al过渡区组织特征
4.3.1 焊接热输入对Ti/Al过渡区组织特征的影响
4.3.2 Ti/Al过渡区附近显微硬度分布
4.4 本章小结
第5章 Ti/Al氩弧焊接头Ti/Al过渡区相结构及连接机制
引言
5.1 Ti/Al氩弧焊接头Ti/Al过渡区相结构
5.1.1 TA15/2024Al填丝GTAW接头过渡区相结构
5.1.2 RuTi/1060Al P-GMAW接头过渡区相结构
5.2 Ti/Al氩弧焊接头Ti/Al过渡区附近元素分布
5.2.1 TA15/2024Al填GTAW接头过渡区附近元素分布
5.2.2 RuTi/1060Al P-GMAW接头过渡区附近元素分布
5.3 Ti/Al异质合金氩弧焊连接机制
5.3.1 Ti/Al氩弧焊接头Ti/Al过渡区的形成
5.3.2 Ti/Al氩弧焊过程中Si元素的扩散行为
5.4 本章小结
第6章 Ti/Al异质合金氩弧焊接头裂纹及断裂分析
引言
6.1 TA15/2024Al填GTAW接头焊接裂纹
6.1.1 铝侧焊接热影响区裂纹
6.1.2 焊缝裂纹
6.1.3 Ti/Al过渡区裂纹
6.2 TA15/2024Al填丝GTAW接头Ti/Al过渡区应力分布的影响
6.2.1 钛合金上表面Ti/Al过渡区应力
6.2.2 对接区Ti/Al过渡区附近应力
6.2.3 Ti/Al过渡区裂纹的起源与扩展
6.3 TA15/2024Al填GTAW接头强度及断裂分析
6.3.1 TA15/2024Al接头抗拉强度
6.3.2 TA15/2024Al接头断裂行为
6.4 本章小结
第7章 结论
本文的主要创新点
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文
附件
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3810196
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【学位级别】：博士
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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及目的意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题研究目的意义
1.2 Ti/Al异质合金熔焊难点
1.3 国内外Ti/Al异质合金连接研究现状
1.3.1 Ti/Al异质合金连接方法
1.3.2 Ti/Al熔-钎焊工艺改进
1.3.3 Ti/Al熔-钎焊接头结合机制
1.3.4 Ti/Al熔-钎焊裂纹及断裂行为
1.4 课题研究主要内容
第2章 试验材料及研究方法
2.1 试验材料
2.1.1 钛合金母材
2.1.2 铝合金母材
2.1.3 合金焊丝及保护气体
2.2 氩弧焊设备及工艺
2.2.1 填丝钨极氩弧焊
2.2.2 脉冲熔化极氩弧焊
2.3 试验设计思路
2.4 试验及研究方法
第3章 Ti/Al填丝钨极氩弧焊接头显微组织
引言
3.1 Ti/Al填丝GTAW接头母材及焊缝显微组织
3.1.1 Ti/Al接头成形
3.1.2 铝侧焊接热影响区显微组织
3.1.3 钛侧焊接热影响区显微组织
3.1.4 焊缝显微组织
3.2 Ti/Al填丝GTAW接头铝侧熔合区显微组织
3.2.1 TA15/2024Al接头铝侧熔合区
3.2.2 TA15/5A06Al接头铝侧熔合区
3.3 Ti/Al填丝GTAW接头Ti/Al过渡区显微组织
3.3.1 焊丝合金成分对Ti/Al过渡区组织的影响
3.3.2 铝母材对Ti/Al过渡区组织的影响
3.3.3 接头厚度方向Ti/Al过渡区显微组织
3.3.4 Ti/Al过渡区附近显微硬度分布
3.4 本章小结
第4章 Ti/Al脉冲熔化极氩弧焊接头显微组织
引言
4.1 RuTi/1060Al P-GMAW接头母材及焊缝显微组织
4.1.1 Ti/Al接头成形
4.1.2 RuTi钛合金焊接热影响区
4.1.3 焊缝显微组织
4.2 1060Al侧熔合区组织特征
4.2.1 焊接热输入对1060Al侧熔合区组织的影响
4.2.2 1060Al侧熔合区附近显微硬度分布
4.3 RuTi钛合金侧Ti/Al过渡区组织特征
4.3.1 焊接热输入对Ti/Al过渡区组织特征的影响
4.3.2 Ti/Al过渡区附近显微硬度分布
4.4 本章小结
第5章 Ti/Al氩弧焊接头Ti/Al过渡区相结构及连接机制
引言
5.1 Ti/Al氩弧焊接头Ti/Al过渡区相结构
5.1.1 TA15/2024Al填丝GTAW接头过渡区相结构
5.1.2 RuTi/1060Al P-GMAW接头过渡区相结构
5.2 Ti/Al氩弧焊接头Ti/Al过渡区附近元素分布
5.2.1 TA15/2024Al填GTAW接头过渡区附近元素分布
5.2.2 RuTi/1060Al P-GMAW接头过渡区附近元素分布
5.3 Ti/Al异质合金氩弧焊连接机制
5.3.1 Ti/Al氩弧焊接头Ti/Al过渡区的形成
5.3.2 Ti/Al氩弧焊过程中Si元素的扩散行为
5.4 本章小结
第6章 Ti/Al异质合金氩弧焊接头裂纹及断裂分析
引言
6.1 TA15/2024Al填GTAW接头焊接裂纹
6.1.1 铝侧焊接热影响区裂纹
6.1.2 焊缝裂纹
6.1.3 Ti/Al过渡区裂纹
6.2 TA15/2024Al填丝GTAW接头Ti/Al过渡区应力分布的影响
6.2.1 钛合金上表面Ti/Al过渡区应力
6.2.2 对接区Ti/Al过渡区附近应力
6.2.3 Ti/Al过渡区裂纹的起源与扩展
6.3 TA15/2024Al填GTAW接头强度及断裂分析
6.3.1 TA15/2024Al接头抗拉强度
6.3.2 TA15/2024Al接头断裂行为
6.4 本章小结
第7章 结论
本文的主要创新点
参考文献
致谢
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