电子束功率对TC4合金刚性拘束热自压连接、接头组织和力学性能的影响

以电子束为热源,采用不同的束流功率对TC4钛合金进行刚性拘束热自压连接,测试分析了连接接头界面焊合质量、组织和力学性能.同时,在实验基础上对刚性拘束热自压连接热应力应变过程进行有限元数值分析,实验研究和数值模拟相结合分析了束流功率对连接接头界面焊合质量以及组织和性能的影响规律.结果表明,束流功率增加,加热温度、高温区停留时间、高温区体积以及界面金属压缩塑性变形随之增加,促进界面两侧原子扩散,界面焊合质量提高.束流功率显著影响连接接头组织,小束流功率加热时能获得组织均匀的连接接头,大束流功率加热时,界面加热区产生针状a相,且a/a相界取向差主要位于59.85°附近,呈现出在同一b相晶粒内部产生的特点.连接接头的力学性能受界面焊合率和加热区组织共同影响,束流较小时,界面未焊合缺陷多,结合强度低;束流较大时,加热区发生显著组织转变,晶粒粗大,接头塑性差.束流功率为330 W时,接头组织均匀且界面焊合质量好,获得综合力学性能优异的连接接头.

TC4钛合金局部感应加热刚性拘束热自压扩散连接与机理分析

提出了一种新型扩散连接方法——局部感应加热刚性拘束热自压扩散(TSCB)。利用TC4板材进行了实验,验证了局部感应加热刚性拘束热自压扩散方法的可行性。在实验基础上建立了感应加热刚性拘束热自压扩散过程热应力应变有限元分析模型,揭示了钛合金局部感应加热刚性拘束热自压扩散连接机理。实验结果表明,感应加热刚性拘束热自压扩散原理合理,接头显微组织均匀,综合力学性能较好。热应力应变过程有限元数值分析表明,在刚性拘束的待连接材料对接区域进行局部感应加热时,界面附近形成热拘束应力应变场,对界面处高温热塑性状态金属进行热挤压,促进界面两侧原子扩散,最终实现了固相连接。