焊接电流对Ti_3Al/TC11焊接界面合金元素扩散及显微硬度的影响

采用真空电子束焊对Ti3Al与TC11合金进行连接,研究不同焊接电流时其焊接界面合金元素扩散及显微硬度。结果表明,焊接电流的大小对合金元素在焊接界面上的扩散规律影响很小,均在焊缝和两侧基体交界处存在较大浓度梯度,这是由于焊接结束冷却时产生了粗大的凝固组织和相变且未有充分的能量和时间进行扩散所造成的。无论所采用焊接电流的大小,沿整个试样其焊缝处的显微硬度值均最高;随着焊接电流的增大,TC11侧和焊缝区的显微硬度值基本上增大,而焊接电流的变化对Ti3Al侧显微硬度值影响的规律性不强。

Ti_3Al金属间化合物与TC11两相钛合金焊接性能研究

研究Ti3Al金属间化合物与TC11两相钛合金电子束焊后性能的改变,结果表明通过电子束焊将Ti3Al金属间化合物与TC11两相钛合金连接是可行的。

应变速率和变形量对合金元素在Ti_3Al和TC11焊接界面上扩散的影响

研究了Ti3Al基合金与TC11钛合金采用不同参数的电子束焊接的双合金件,经近等温锻造和热处理后,近等温锻造工艺参数对合金元素在焊接界面上扩散的影响。结果表明,应变速率和变形量对不同参数焊接的双合金件焊接界面合金元素扩散的影响类似,均随着应变速率的降低及变形量的增大扩散更充分。但当变形20%时,合金元素以沿晶界扩散的管道机制为主;当变形40%时,扩散以晶间扩散机制为主。此外,Ti元素在焊缝区的反常扩散是由于Ti原子的点阵位置被从Ti3Al侧扩散而来的Nb原子所占据,被替代的Ti原子从DO19六方有序结构中扩散出来聚集所造成。

SiO_(2f)/SiO_2复合材料与TC4,Ti_3Al和TiAl的钎焊

在880℃/10min规范下,采用AgCuTi活性箔带钎料完成了SiO2f/SiO2/TC4,SiO2f/SiO2/Ti3Al和SiO2f/SiO2/TiAl三种接头的连接,每种接头界面均结合良好。接头显微组织结果表明,三种接头组织形貌较为相似,均在靠近SiO2f/SiO2母材的界面处形成了一层薄薄的扩散反应层组织,在该组织中出现了Ti和O的富集。分析认为,钎焊过程中钎料中的Ti会优先向SiO2f/SiO2母材边缘扩散,同时,金属母材中的元素在液态钎料的作用下不断向钎缝中溶解,其中一部分母材中的Ti也会向复合材料母材边缘扩散,两种不同来源的Ti共同与SiO2发生反应生成Ti-O相,根据三种接头扩散层中Ti和O的原子比例推断Ti-O相为Ti2O。三种接头的钎缝基体区主要由白色组织和灰色组织共同组成,其中白色组织中富含Ag,主要以Ag基固溶体形式存在,而灰色组织中富含Ti和Cu,二者结合生成Ti-Cu组织。

成分梯度对激光立体成形Ti_3Al/TC11连接界面组织和性能的影响

采用激光立体成形制备Ti3Al/TC11双合金件,研究不同过渡区层数即不同成分梯度时Ti3Al/TC11激光烧结连接界面的显微组织、拉伸性能及显微硬度。结果表明,成分梯度对连接界面的组织形貌影响较大,尤其对TC11侧界面的组织影响更为显著。成分梯度对Ti3Al/TC11试样连接界面显微硬度的平均值影响很小,但对其分布的均匀性影响较大。随着过渡区成分梯度的减小,连接界面显微硬度分布的均匀性提高。具有较小成分梯度即10层过渡区的试样综合性能较佳,这与过渡区层数的增多减小了相邻两层之间的成分梯度、缩小连接界面组织形貌的差异,从而提高了连接界面的完整性有关。

Ti_3Al/TC11合金焊接界面的高温性能

研究了经真空电子束焊连接而成的Ti3Al/TC11合金在经过近等温锻造及不同制度的热处理后,连接界面的高温拉伸性能。结果表明,Ti3Al/TC11合金在500～600℃的高温拉伸性能差异较小,说明Ti3Al/TC11合金在此温度范围的高温拉伸性能比较稳定,可安全服役,尤其是以变形40%近等温锻造+梯度热处理的合金高温拉伸性能较佳,这和变形程度与组织中晶粒的形态、大小及分布有关。虽然焊接过程中在焊缝区形成了一些金属间化合物,但由于随后经过了近等温锻造和热处理,可在一定程度上使其破碎、重新分布而得到均匀细小的组织,因此改善了焊接界面的组织,提高了焊接界面的高温拉伸性能。

变形量对激光立体成形Ti_3Al/TC11过渡区显微硬度及合金元素扩散的影响

对激光立体成形制备的Ti_3Al/TC11双合金件进行了近等温锻造,研究了经不同程度变形后过渡区的显微硬度及其合金元素的扩散情况。结果表明:经过近等温锻造后,无论所采用的变形量大与小,Ti_3Al/TC11过渡区及其两侧的显微硬度值均显著降低,且差异减小,分布趋于均匀。变形量对过渡区显微硬度及其合金元素的扩散均有显著影响。随着变形量的增大,沿整个试样过渡区的显微硬度值均增大,且其分布的均匀性提高;随着变形量的增大,过渡区及与基体交界处的合金元素浓度梯度减小,扩散比较充分。这与随着变形量的增大,使得激光成形时所形成的粗大柱状组织被充分破碎,β晶界消失,α相和α_2相呈现出细小等轴的组织形态有关。

焊接电流对Ti_3Al/TC11连接界面拉伸性能及组织的影响

采用真空电子束焊接对Ti3Al基合金(Ti-24Al-15Nb-1.5Mo,at%)和TC11合金进行连接,研究不同焊接电流时Ti3Al/TC11连接界面组织和性能的变化规律。结果表明,无论所采用的焊接电流大或小,焊缝的横向截面形貌均为不对称漏斗状,中部呈细长而狭窄的条柱状。随着焊接电流的增大,整条焊缝变宽,焊缝及两侧热影响区的组织相对更粗大,尤其是焊缝的变化更为明显。其漏斗状处的组织为典型铸态柱状晶,中心区域的组织与原始组织相比显得非常粗大。当采用18～21 mA的焊接电流进行连接时,Ti3Al/TC11双合金试样的综合力学性能相对较好,表明焊接界面具有良好的完整性,这与连接界面宽度较窄、过渡较均匀,且连接界面组织相对较细小有关。

焊接电流对Ti_3Al/TC11合金焊缝区组织及合金元素扩散的影响

采用真空电子束焊对Ti3Al合金与TC11合金进行焊接,研究焊接电流对Ti3Al/TC11焊缝区组织及合金元素扩散的影响。结果表明,随焊接电流增大,焊缝区组织明显粗化,且晶粒尺寸差异逐渐减小;当焊接电流增大至25 mA时,焊缝区组织为粗大β柱状晶。焊接电流对焊缝区各合金元素含量影响较小,但对其均匀性影响较显著,这与焊缝区显微组织形貌有关。随焊接电流的增大,焊缝区合金元素含量均匀性变差。

Ti811表面原位生成纳米Ti_3Al激光熔覆层的组织和性能

利用同步送粉激光熔覆技术在Ti811合金表面制备了单道激光熔覆层。利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪等分析了熔覆层的组织和相组成,利用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度,利用摩擦磨损试验机和白光干涉轮廓仪测试了熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层为典型的魏氏组织,在α-Ti围成的晶界中分布着α′-Ti、α″-Ti和β′-Ti,纳米Ti_3Al颗粒弥散分布在熔覆层中;与基底相比,熔覆层的显微硬度较,最高为480HV;涂层中弥散分布着大量纳米Ti_3Al颗粒,有效降低了熔覆层的摩擦因数,提高了熔覆层的摩擦磨损性能。

钛合金表面双层辉光离子渗铝的研究

利用双层辉光渗金属技术,以铝为源极、TC4(Ti-6Al-4V)为阴极、氩气为工作气体,依靠辉光放电和不等电位空心阴极效应在TC4表面形成合金层。采用X射线衍射和辉光放电光谱分析了合金层的相组成及渗层内Al元素的分布,并对其进行硬度测试。结果表明:渗层由Ti3Al和α-Ti组成;铝的含量可达18%;渗层厚度可达13滋m;其硬度比经渗铝处理后的有了较大程度的提高。