异种高温合金电子束焊及热处理残余应力分布特征

对10 mm厚的GH907和GH141平板试件进行电子束焊接,采用盲孔法测试未进行焊后热处理和进行焊后固溶和时效热处理状态下的焊接试件的残余应力分布情况。结果表明:焊接试件的焊缝区及两侧热影响区呈现较大的横向应力和纵向应力,焊缝区为应力峰值区,GH907侧热影响区的残余应力高于GH141侧残余应力;固溶和时效热处理工艺可以大幅度降低焊接试件的焊缝区和热影响区的残余应力值,并且使残余应力分布更均匀化,而GH907侧热影响区残余应力下降幅度明显大于GH141侧的热影响区的残余应力的下降幅度;在焊接角变形约5°的条件下,焊缝区厚度方向上的残余应力分布为:焊缝正面和背面为拉应力,而厚度的中部区域为压应力。

GH4099/GH3230异种高温合金焊接工艺性能研究

为了探究GH4099/GH3230异种高温合金焊接接头在工程应用中的可行性,通过数值模拟与试验两种方法对接头的焊接工艺性能进行研究。首先,建立了GH4099/GH3230异种材料有限元模型,对焊接接头温度场、焊接过程的瞬时温度场以及热循环规律进行了分析;然后,采用TIG焊接方法对试板进行试验研究,验证所建立有限元模型的正确性和可靠性,并对接头的宏观形貌、微观组织和力学性能进行了检测分析。结果表明:随着时间变化熔池逐渐向前推移,熔池附近各点温度基本恒定,GH3230侧的高温区域面积大于GH4099侧。离焊缝中心1 mm及4 mm处各点温度变化规律基本一致,只是峰值温度出现的时间不同。在模拟焊接参数条件下,GH4099/GH3230异种高温合金焊接接头未见气孔、夹渣、裂纹等缺陷,组织较为致密,且力学性能优良。

GH4780与GH6783异种高温合金电子束接头组织与性能

针对GH4780与GH6783两种高温合金所组成的焊接接头进行电子束焊接试验,对接接头厚度为6.5mm加3.5mm锁底。测试结果表明:这两种合金所组成的对接接头,焊接性能良好,未出现焊接缺陷;接头室温、高温拉伸强度与高温持久性能介于两种母材各自性能之间,接头拉伸试验断裂位置均处于母材强度较弱的GH6783合金一侧;焊缝组织主要为胞状晶组织和树枝晶组织。

FGH96/IN718惯性摩擦焊接头高温拉伸断裂特征

为了实现航空用FGH96和IN718异质高温合金高可靠连接,为航空发动机关键部件安全评价及寿命预测提供基础数据及理论支持,采用扫描电子显微镜、金相显微镜研究了FGH96和IN718异质高温合金惯性摩擦焊接头显微组织形貌、高温拉伸试样断口形貌和断裂位置.结果表明,焊接接头焊缝区FGH96和IN718均为等轴晶粒组织,晶粒尺寸约2μm,焊缝区γ′和δ强化相基本全部溶解,热力影响区FGH96侧晶内γ′基本全部溶解,IN718侧δ强化相发生部分溶解,短棒状形貌消失,组织为粗细晶共存组织.焊接接头650℃高温拉伸试样均断裂在焊缝区,但平均抗拉强度可达1080.8 MPa,基本与IN718母材等强,高温拉伸试样起裂位置均处于试样边缘焊缝区,裂纹产生的原因主要是由于焊缝区γ′和δ强化相基本全部溶解,强化作用消失,性能降低.裂纹产生后沿晶界由焊缝熔合线向试样内部扩展,当裂纹从试样边缘焊缝区四周同时向试样内部扩展时,在轴向拉力作用下形成“平台+凹坑”状断口特征,当裂纹从试样边缘焊缝区局部位置开始向试样内部扩展时,在轴向拉力作用下形成“平台+剪切”状断口特征.

K447A+GH4169惯性摩擦焊接头组织与高温力学性能

针对新型镍基铸造高温合金K447A和变形高温合金GH4169异种材料惯性摩擦焊工艺进行研究,对热处理后接头微观组织和高温力学性能进行试验分析,结果表明,K447A和GH4169惯性摩擦焊接头飞边成形良好,飞边根部无明显缺陷存在;接头焊缝区组织为完全再结晶组织,焊缝组织中的γ''和γ'相热处理后重新弥散析出,K447A侧仅形成了3~10μm宽的再结晶区;通过接头高温力学性能试验,结果表明,接头高温拉伸和高温扭转性能断裂位置在K447A母材侧,400℃高周疲劳强度达到355 MPa.在最大应力720 MPa,试验温度400℃条件下低周疲劳寿命均超过30000次.