异种钛合金TA15与Ti2AlNb激光焊接显微组织及力学性能研究

介绍了异种钛合金(TA15与Ti2AlNb)激光焊接工艺,分析了焊接接头的显微组织、显微硬度分布及室温、550℃高温时的拉伸性能。研究结果表明:焊缝区获得B2相、O相和α2相组成的混合组织,TA15侧热影响区主要为针状马氏体,Ti2AlNb侧热影响区组织主要为B2相和少量的α2相;TA15热影响区显微硬度值高于TA15母材,Ti2AlNb热影响区显微硬度值低于Ti2AlNb母材,在焊缝中心显微硬度值最低;室温时的拉伸断裂发生在焊缝处,断口特征为解理断裂,550℃高温时的拉伸断裂位置在TA15母材上,断口特征为韧窝。

变形温度对Ti2AlNb/Ti60双合金焊接接头组织性能的影响

研究了近等温锻造温度对Ti2AlNb/Ti60双合金焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:经不同温度近等温变形及相同热处理后,Ti2AlNb/Ti60双合金试样焊缝组织得到明显细化,强度和塑性得到提高,均高于基体Ti60合金;随着变形温度的升高,Ti60合金热影响区显微组织中初生等轴α相逐渐减少,β转组织增多,片状α相变短变粗。因此,合金的室温拉伸强度逐渐升高,塑性逐渐下降;变形温度为1010℃的试样,其焊缝熔合区显微组织较为均匀,塑性相B2含量较多,焊件室温及600℃高温拉伸均表现出较好的强度与塑性匹配。

变形量对Ti2AlNb／Ti60双合金焊接接头组织和力学性能的影响

对经真空电子束焊接的Ti2AlNb/Ti60双合金件进行了不同变形量的近等温锻造及相同的热处理。采用OM观察接头的显微组织,并对其进行室温和高温拉伸试验。结果表明:变形量由20%升至40%,焊缝融合区组织细化、均匀化明显。变形量增至60%,焊缝融合区发生再结晶及晶粒长大。Ti60基体金属随变形量增大,显微组织等轴化趋势明显。20%和60%变形量条件下均有拉伸试样断裂在焊缝融合区。随变形量增大,焊接件强度先降低后升高,断裂在Ti60合金基体的试样塑性有增大趋势,其中断面收缩率值增加明显。

TA15/Ti2AlNb扩散连接界面组织及变形研究

研究了扩散连接温度和压力对TA15/Ti2AlNb异种材料连接质量及微观组织的影响,并利用ABAQUS有限元仿真软件分析了扩散连接过程中TA15钛合金的蠕变变形行为。结果表明,在910、930和950℃下分别施加3、6和9 MPa扩散压力120 min后,TA15/Ti2AlNb扩散连接焊合率均超过95%,连接界面无明显缺陷。连接界面晶粒呈片层形态,Ti和Nb元素含量在连接界面变化明显。扩散连接界面厚度随温度升高而增大,随压力增大而减小。TA15钛合金母材发生蠕变变形,且各区域变形量分布不同,导致扩散连接界面各处晶粒尺寸差异明显。通过对比分析发现,TA15/Ti2AlNb扩散连接的适宜参数为扩散温度为930℃、扩散压力为3 MPa和扩散时间为120 min。

Ti_2AlNb合金的钎焊试验研究

采用箔带状Ti-15Cu-15Ni钎料合金对Ti2Al Nb合金开展钎焊试验研究。随着钎焊温度的升高,钎料合金在基体材料上的润湿角逐渐减小,直至965℃完全润湿基体材料。当钎焊工艺为975℃/10min时,钎焊接头室温抗拉强度可达855MPa,达到基体强度的80%。钎焊界面为冶金结合界面,未见焊接缺陷,界面中心存在10μm宽的钎料元素富集区。该工艺条件下,Ti2Al Nb合金的室温拉伸断口为脆性解理断口,钎料元素富集区处产生了大量的二次裂纹。研究结果为Ti2Al Nb合金钎焊构件的制造技术提供了理论基础。

激光熔化沉积TA15/Ti_2AlNb双合金显微组织及拉伸性能

利用激光熔化沉积技术,在TA15合金基板上制备TA15/Ti_2AlNb双合金薄壁试样,分析沉积态和热处理态TA15/Ti_2AlNb双合金微观组织及相组成,对双合金在室温下的力学性能进行测试。结果表明,沉积态TA15/Ti_2AlNb双合金具有良好的力学性能,室温抗拉强度为1096MPa,延伸率为5.2%,断裂位置位于过渡区;热处理态双合金室温抗拉强度为1053 MPa,延伸率为3.2%,断裂位置位于TA15合金侧;沉积态TA15/Ti_2AlNb双合金从TA15合金侧到Ti_2AlNb基合金侧相的转变依次为α和β相,α、α2和β/B2相,α2、β/B2和O相及α2、B2和O相。

热处理对Ti_2AlNb/Ti60双合金接头组织及性能的影响

以连接加变形后的Ti2AlNb/Ti60双合金为对象,研究锻后不同热处理制度对双合金接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:热处理制度对Ti60合金侧热影响区的相组成影响较小,但对相的形态、尺寸和数量具有一定的影响;随着固溶温度的升高或固溶时间的延长,双合金试样的强度增加,塑性下降;经过990℃/1h+750℃/4h热处理后的Ti2AlNb/Ti60双合金焊缝组织得到优化,强度和塑性均高于Ti60合金基体,双合金试样在室温及600℃高温均表现出较好的强度与塑性匹配。

激光立体成形TA15-Ti2AlNb梯度材料的显微组织演化

激光立体成形技术逐点逐层的成形方式,特别适合构件化学成份及显微组织在空间呈现特定分布的梯度材料的成形。本文利用激光立体成形技术,以不同质量分数配比TA15-xTi2AlNb(x=0%,20%,40%,60%,80%,100%)混合粉末为原材料,制备了线性过渡型TA15-xTi2AlNb梯度材料,研究了梯度材料随着Ti2AlNb含量的增加,宏微观组织的演化规律及梯度区成份、显微硬度变化规律。研究发现Ti2AlNb的添加对梯度材料宏观晶粒形态影响显著:TA15钛合金部分为外延生长的粗大柱状晶;TA15-20%Ti2AlNb部分底部为外延生长的短柱状晶,中部发生CET转变,顶部为近等轴晶;梯度材料其余部分均由等轴晶组织组成。显微组织方面,在梯度区内,随着Ti2AlNb含量的增加,各成份段组织演化依次为:α+β网篮组织→α+β网篮+次生α′→短针状α+β→大块状α+β→细小α2+B2/β→O+α2+B2;同时,显微组织尺寸呈现出先增大后突然增大、又逐渐减小的趋势,该规律与维氏硬度平均值变化规律相反。

激光立体成形TA15-xTi2AlNb均质材料的组织与性能研究

文章利用激光立体成形技术,制备了六组不同质量分数配比TA15-xTi2AlNb(x=0%、20%、40%、60%、80%、100%)均质材料块状试样,并研究了随着合金中Ti2AlNb含量的增加,各组均质材料显微组织及力学性能的变化。研究结果表明,晶粒形态方面,TA15钛合金由下部的柱状晶及上部的近等轴晶组成,中部发生了明显的CET转变,添加Ti2AlNb之后,宏观组织均转变为等轴晶组织。晶内显微组织随着添加Ti2AlNb含量的增加,呈现出α+β→α+α2+β→O+α2+B2的变化规律。在室温拉伸方面,TA15表现出中强高塑的特点,Ti2AlNb合金表现出高强低塑的特点,整体而言,TA15-xTi2AlNb均质材料的强度随着Ti2AlNb含量的增加先减小后增加,同时也根据拉伸断口研究了各组均质材料的断裂机制。

等温变形对异种钛合金焊缝组织性能的影响

通过改变等温变形工艺参数探讨了焊缝显微组织的变化机理与焊件的室温拉伸性能。结果表明:在较低应变速率下,以较大变形量变形时,焊接界面晶粒细化与位错切过晶界和晶内的O/α2相条及O/α2发生拉长、颈缩而断开的机制有关,变形量小时则主要以位错切断晶界及晶内O/α2条为主。应变速率低(10-4s-1)和高(10-2s-1)时,出现的粗细不同条状O/α2相是与动态再结晶的响应速率有关。在980℃,以10-2～10-4s-1应变速率和30%～50%变形Ti2AlNb/TC11双合金焊接接头,可得到高于TC11合金的室温强度。