TC4合金相变超塑性扩散连接接头组织与性能研究

在非真空条件下对TC4合金进行了恒温超塑性扩散连接及相变超塑性扩散连接。采用莱卡尔金相显微镜、扫描电镜（SEM）及电子万能试验机分别对接头的显微组织、性能及断裂机理进行了研究分析。结果表明,在非真空条件下,TC4/TC4相变超塑性扩散连接接头焊合区界面处Ti和O形成的氧化膜在高温高压下可被破坏,O元素向基体中扩散,其分布均匀,说明TC4合金在非真空条件下进行相变超塑性扩散连接是可行的。与950℃恒温超塑性扩散连接相比,TC4合金在850℃～950℃相变超塑性扩散连接所获得的接头质量更优,界面处晶粒尺寸较小,剪切强度也较高,达到612 MPa,接头断裂方式为韧性断裂。这说明相变可提高原子扩散速率,改善连接质量,并实现低温扩散。

γ-TiAl基合金的表面激光处理及超塑性扩散连接

较系统地研究了TiAl基合金激光快速熔凝组织细化特征及该类组织的超塑连接规律。结果表明 ,激光处理后试样表面熔凝区的组织主要为胞状枝晶组织 ,经后续热处理可转变为细小的等轴晶粒组织 ,并形成了良好的超塑连接条件。利用该表面组织对试样进行超塑扩散连接 ,探讨了连接温度、压力和时间对连接效果的影响。表面细化组织试样与整体细化组织试样的超塑连接具有基本相同的连接规律。在连接温度 90 0℃ ,连接压力6 0MPa ,连接时间 1h条件下 。

Ti_3Al超塑性扩散连接的理论计算

研究了Ti3 Al超塑性扩散连接的物理模型和数学模型 ,对Ti3 Al超塑性扩散连接的工艺过程进行了理论计算 ,探讨了工艺参数对Ti3 Al超塑性扩散连接质量的影响 .

异种钢材的超塑性扩散连接工艺研究

探讨了利用微细晶超塑性实现 W6Mo5Cr4V2钢和 45钢的扩散连接的可行性及影响因素。通过电镜分析以及界面处显微硬度等的测试 ,对超塑性连接接头及其界面组织和显微硬度的变化进行了观察与分析。实验表明 :超细化处理后的 W6Mo5Cr4V2高速钢和 45钢在超塑性变形温度及应变速率范围内经短时间超塑性压接即可实现接头性能达到与母材 ( 4 5钢 )相同的扩散连接接头。

高速钢与碳素钢的超塑性扩散连接接头断口分析

通过对Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２钢与４５＃ 钢的超塑性扩散连接接头的室温力学性能、接头界面组织变化分析、断口的微观和宏观形貌分析以及界面处碳化物扩散等测试分析，认为在足够的预压力和良好的压接表面状态下，可实现异种钢材的超塑性扩散连接。接头界面是由冶金结合区、机械结合区及微观空隙等组成的。

钢材超塑性扩散连接接头的质量分析

:通过对 45 / 45、W6 Mo5 Cr4V2 / 45钢的超塑性扩散连接接头的室温力学性能、接头界面组织以及界面碳扩散等进行测试分析发现 ,在足够的预压力和良好的连接表面状态下 ,同种钢材的超塑性扩散连接接头形成了牢固的冶金结合 ,接头界面层可以完全消失 ;异种钢材的超塑性扩散连接接头界面仍清晰可见 ,界面是由冶金结合区、机械结合区及显微空隙等组成。

W6Mo5Cr4V2与45钢的超塑性扩散连接接头断口分析

通过对Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２／４５钢的塑性扩散连接接头机械性能测试，接合面组织变化分析，断口的微观和宏观形貌分析以界面处碳扩散等测试研究，认为在足够的预压力和良好的压接表面状态下，可实现异种钢材的超塑性扩散连接。接头界面是由冶金结合区，机械结合区及微观空隙等组成的。

钛合金与不锈钢的超塑性扩散连接研究

采用镍箔作为中间过渡层,在真空下对TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了微细晶超塑性扩散连接。通过扫描电镜、X射线衍射及剪切强度试验等方法,对连接接头进行了微观分析和剪切强度测试。结果表明:采用镍箔作中间过渡层,能有效地防止铁与钛、碳间的相互扩散和迁移,避免界面上更多的金属间化合物产生,从而提高了接头性能。在连接温度为790℃、连接压力为3MPa,连接时间为30min的条件下,可获得钛合金与不锈钢的牢固连接,接头剪切强度可达131.1MPa,且试样无明显变形。

细晶TC21合金超塑性扩散连接的研究

研究了不同晶粒度(2μm、4μm、7μm)TC21合金在温度880～920℃、压强1～2MPa和时间30～90min下的超塑性扩散连接。利用金相显微镜、电子探针分析了晶粒尺寸、温度对该合金超塑性扩散连接的影响。结果表明:TC21合金扩散连接过程中,元素沿晶界扩散,晶粒越细小,扩散效果越好,焊合率越高。晶粒度为2μm的TC21合金平均焊合率为99.5%;晶粒度为4μm的TC21合金平均焊合率为91.8%;晶粒度为7μm的TC21合金平均焊合率为88.7%。同时,β相稳定化元素在焊接接头处聚集,增加了接头处β相分布。

钛合金多层板超塑成形/扩散连接数值模拟及工艺研究

超塑成形/扩散连接技术在产品轻量化、整体化方面正得到更广泛的应用。本文以成形件质量为控制目标,通过数值模拟与试验分析相结合的方法对钛合金多层板超塑成形/扩散连接技术进行了研究。通过MARC有限元分析软件建立了多层板SPF/DB有限元分析模型,模拟预测钛合金板料的壁厚分布规律,并获得优化的压力-时间(P-t)曲线,为后续试验的成形气压控制提供参考依据。基于模拟优化,通过工艺试验得到了良好的超塑扩散连接四层板结构件,实现了SPF/DB成形过程控制的科学化。

钛合金板超塑性成形/扩散连接成形因素影响的数值模拟

通过对超塑性成形与扩散连接(SPF/DB)成形原理和过程的讨论,以最优成形温度下的Ti-6AL-4V合金材料特性和超塑性成形气压加载理论优化结果为依据,利用Ansys有限元软件的建模和数值模拟,提取夹层板作为研究对象,建立模型和定义材料性能参数,定义接触和加载方式。

激光焊接对SPF/DBTi-6Al-4V合金疲劳性能的影响

研究了SPF/DBTi-6Al-4V合金及其激光焊接接头静态拉伸性能和疲劳性能,并获得S-N曲线.通过观察组织特征和疲劳断口形貌,分析了激光焊接对SPF/DBTi-6Al-4V合金疲劳性能的影响.结果表明,SPF/DBTi-6Al-4V合金激光焊接接头的抗拉强度略低于母材抗拉强度,而疲劳强度明显低于母材疲劳强度,约为其抗拉强度的40%.SPF/DBTi-6Al-4V合金组织为α+β等轴细晶组织,其焊接接头组织为含α,针状马氏体α′和少量β相的魏氏组织结构.焊接接头组织结构的不均匀性,以及组织的粗大化是导致激光焊接接头疲劳性能下降的重要原因.SPF/DBTi-6Al-4V合金疲劳断裂为塑性断裂,其焊接接头疲劳断裂为准解理断裂,这显著降低激光焊接接头的疲劳性能.而焊接气孔等焊缝表层微小几何不连续缺陷的存在往往成为激光焊接接头疲劳断裂的裂纹源.

异种金属和镀层金属的焊接

通过对W6Mo5Cr4V2钢与45_#钢的超塑性扩散连接接头的室温力学性能、接头界面组织变化分析、断口的微观和宏形貌分析以及界面处碳化物扩散等测试分析,认为:(1)经超细化预处理后的}V6Mo5Cr4V2钢与45_#钢,在预压应力≥80MPa、变形温度750～780。

压焊

针对汽车减震器连杆凸焊质量不稳定的工程实际问题,将优化理论应用于凸焊工艺规范参数的确定,建立了回归方程和多变量函数的优化数学模型,用内点罚函数法求解。