TA15钛合金电子束焊平行焊缝的获得方法

通过采用人工神经网络方法对tc4钛合金电子束焊缝熔凝区形状尺寸进行预测研究.在大量工艺试验的基础上,采集网络训练样本,并对训练样本和测试样本进行标准化,通过确定合适的人工神经网络模型、网络结构、网络算法以及网络训练次数,建立了从聚焦电流、电子束流和焊接速度到焊缝熔深、熔宽、正面焊缝宽度、深宽比、焊缝余高、钉头半角的bp网络映射模型.结果表明,网络的最大输出相对误差不超过5%,说明该网络具有较强的映射能力,能满足预测要求.

利用电子束焊接方法,焊接厚6mm的ta12钛合金板材。通过拉伸实验、持久实验和疲劳实验对焊接接头的力学性能进行研究,同时对疲劳断口进行分析。结果表明:在室温和550℃时,焊接接头强度与母材相当;在室温时,焊接接头的塑性与母材存在明显差异,焊接接头的延伸率与母材相比有所下降;而在550℃时,焊接接头塑性与母材相当或略大。疲劳断裂位置位于靠近熔合线附近的焊缝区域,裂纹源处于试样亚表面处;焊缝中存在气孔缺陷,但没有观察到由气孔形成的裂纹源;在疲劳实验过程中气孔起加速裂纹扩展的作用,气孔越靠近表面对疲劳性能的影响越大。

铝合金因其良好的性能在航空航天、交通工具、机械制造等领获得了广泛应用,其焊接性限制了铝合金的进一步应用和发展。电子束焊因其熔透性高、接头性能优良等优点成为铝合金焊接的重要方法之一。简述了电子束焊接的基本原理和特点,综述了铝合金电子束焊在工艺、接头组织性能、接头缺陷预测和有限元数值模拟技术等方面的研究工作,展望了铝合金电子束焊接的发展方向,对于今后系统开展铝合金电子束焊接具有一定的参考。

为了探索钛合金等离子弧焊接头的疲劳性能,本文依据ta15标准试件和轧制板材试件疲劳试验数据处理结果,采用当量应力集中系数法,在ta15薄板等离子弧焊和对接焊缝磨削组合工艺试件的疲劳试验基础上,确定了中值当量应力集中系数和安全当量应力集中系数,最后建立了该ta15薄板的s-n曲线,给出了应用结论。

采用ansys有限元分析软件,建立12mm厚tc4钛合金平板电子束焊接温度场和应力场的三维有限元数值计算模型。模型采用圆锥体热源考虑电子束焊接时的小孔效应;材料的热学、力学性能参数随温度变化;相变和熔池内液体的对流散热通过比热和热导率的变化实现。计算结果表明:钛合金电子束焊接时,熔池呈典型的卵形分布。高值纵向残余拉应力集中分布在焊缝中心线两侧距焊缝中心线4mm的区域内,平板内部出现接近材料屈服极限的局部三维残余拉应力状态。实验得到的焊缝宏观形貌和小孔释放法检测到的焊接残余应力对计算结果进行验证,实验结果和计算结果吻合较好,证明了有限元模型的正确性。

通过对tc4-dt钛合金焊接接头显微组织的观察和疲劳断裂过程的原位观测,分析了焊接接头的显微组织特征,研究了焊接接头的疲劳裂纹萌生与扩展行为。结果表明:tc4-dt焊接接头疲劳断裂于母材区,疲劳裂纹萌生于试样的边缘,裂纹既可以沿着初生α相扩展又能直接切过初生α相扩展,裂纹的萌生寿命占整个疲劳寿命的比例较大,裂纹的扩展寿命很短。

采用单边缺口试样，用扫描电镜观察了tc4-dt钛合金母材及电子束焊接接头焊缝区与热影响区的疲劳断口，分别分析了疲劳裂纹起裂源、扩展区及瞬断区的断口形貌特征。结果表明，疲劳裂纹均起裂于试样缺口根部，并由试样的一侧扩展到另一侧，裂纹扩展初期均沿一定的结晶面扩展，属于脆性穿晶断裂；母材和热影响区的瞬断部位均有明显的韧窝出现，属于塑性沿晶断裂，而焊缝区断口上韧窝不明显；热影响区疲劳断口有疲劳条带出现，但在母材和焊缝区断口上很难看见。

采用统计分析的方法研究了固溶氢对tc4钛合金电子束焊接头疲劳寿命的影响,并对接头试样的疲劳断裂位置和疲劳断口形貌进行了观察与分析。结果表明,氢显著降低了tc4钛合金试样的疲劳寿命,氢含量0.028%(质量分数)的钛合金的疲劳寿命仅为未充氢试样的一半,当氢含量增大到0.120%时,疲劳寿命降到了未充氢的五分之一。疲劳试样多数断于接头的热影响区,造成这一结果的主要原因是热影响区的组织不均匀性和氢含量相对较高。断口的形貌特征表明,氢促进了疲劳裂纹的萌生和增加了裂纹扩展的速度,导致钛合金电子束焊接头的疲劳寿命显著降低。

首先对50mm厚ta15钛合金平板分别采用堆焊和对焊两种方法进行电子束焊接,然后采用盲孔法测量了热处理和未热处理情况下焊接试件残余应力的分布情况.测量发现,对接焊和堆焊试件上表面纵向应力在焊缝和热影响区呈现较大的拉应力,且对接焊试件的纵向应力大于堆焊试件;上表面横向残余应力幅值较低,且整体呈现压应力分布.下表面的横纵应力整体上为压应力,且横纵应力的分布和大小非常接近.结果表明,热处理工艺造成各试板的横纵应力趋于一致,整个试板上的应力趋于均匀化,且堆焊试件的均匀化程度更明显.

对大厚度钛合金电子束焊接接头的显微组织、相组成和冷隔缺陷进行研究。结果表明，焊缝区组织为马氏体α′相；热影响区由细晶区和粗晶区两部分组成，细晶区组织为初生α相＋β相＋等轴α相，粗晶区组织为少量的初生α相＋针状α′相；母材区组织基本上都是长条状和块状的初生α相，其间分布着少量残余β相。对冷隔的形成原因进行了分析，并提出了预防措施。

采用现代测试手段分析ta15钛合金活性剂补焊接头微观组织特征,探讨钛合金焊缝采用活性剂多次补焊的可行性。结果表明:涂有活性剂补焊接头各区域结合良好,热影响区域小且与焊缝区过渡平缓,没有出现明显分界;涂活性剂焊缝区晶内组织并未因补焊次数的增加而粗大;焊缝接头主要元素ti、al、mo、v和zr均分布均匀,没有因采用活性剂而出现烧损和偏聚的现象;室温下补焊焊缝组织由-αti组成;涂活性剂焊缝各补焊区硬度值接近,略低于正常焊缝区硬度。采用活性剂对钛合金可以进行多次补焊并能够获得高质量焊缝。

对10mmaz61镁合金板材进行了真空电子束深熔焊接数值模拟研究.考虑到焊接过程中高温金属蒸气等离子体的热效应及真空电子束焊接"匙孔"深熔热效应特征,建立了高斯面热源与双椭球体热源复合的移动热源模型,采用数值模拟的方法研究了镁合金真空电子束焊接温度循环特征及不同焊接工艺对焊缝成形的影响.结果表明,建立的复合热源模型能够获得电子束深熔焊接的效果,并可模拟不同焊接工艺下的温度场分布与电子束热源作用下的焊缝成形,这也证明了该模型在az61镁合金电子束平板焊接的热效应模拟中有较好的适用性.

tc4与ta15钛合金氩弧焊疲劳特性对比分析——选用tg4和ta15的氩弧焊焊接件作为研究对象，分别进行4个应力水平下的恒幅疲劳试验。依据文建立的三参数疲劳寿命模型对试验结果进行对比分析，ta15的氩弧焊的疲劳性在10～10范围内略优于tg4氩弧焊，并讨论了可能的影...

介绍了用电子束焊焊接汽车空调压缩机铝合金活塞部件的工艺方法,就焊接过程中存在的问题进行了分析。焊后零件通过拉伸、气密、金相等试验分析,电子束焊接工艺有利于提高铝合金活塞焊缝质量。

对原始组织为不同粗细片层组织的ta15钛合金板材在两相区进行75%的热轧变形,并用金相法观察变形后组织的球化行为,并分析变形机理。结果表明,晶内片层状α相随变形量增加发生球化,球化程度与片层状α相粗细有关,粗片层状组织发生扭曲和弯折,但等轴α晶粒较少;细片层状组织大部分发生球化,生成均匀细小的等轴组织,这说明原始组织片层状越细则变形后球化程度越高,组织更均匀细小。

采用gleeble-3500型热模拟试验机对片层组织ta15钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究其在两相区860～970℃和应变速率0.01～1s~(-1)范围内的热变形行为和组织球化过程。结果表明:片层组织ta15合金两相区变形应力对温度和应变速率很敏感,应力峰值高于等轴组织合金变形时的峰值,而且其前后应力的硬化率和软化率随着温度的降低和应变速率的增大而逐渐增大。应变对片层组织球化的影响最显著,在本实验条件下,片层组织开始球化的临界应变为0.34～0.59,完全球化需要的应变为3.4～6.8。ta15片层组织两相区变形应力的软化主要原因是片层组织球化和弯折。

根据长期积累的钛及钛合金轧制经验以及ta15钛合金的性能特点,设计了ta15钛合金薄板的1#轧制方案,并按照1#轧制方案试制了140kgta15钛合金薄板。分析影响薄板板形的主要因素为:①热轧工作辊的冷却;②单向轧制。提出了解决薄板平直度的2#轧制方案,并按照2#轧制方案又试制了205kgta15钛合金薄板。结果表明,改进后的2#轧制方案制备出的ta15钛合金薄板,满足18mm/m平直度要求,板形的一次检验合格率为94%,且各项性能指标达到标准要求。

1 国内外电子束焊接技术研究现状 摘要综述了电子束焊接技术的国内外研究发展动态。简述了电子束焊接基本 原理及国内外研究者已取得的部分研究成果,并展望了异种材料电子束焊接技术 的研究方向。 关键词电子束焊接 0引言 随着全球工业化步伐的加快及现代科学技术的突飞猛进,焊接这门古老而现 代的技术也在不断地完善和发展,可以说焊接已在现代的生产生活中占有极为重 要的地位。近代焊接技术,自1882年出现碳弧焊开始,迄今已经历了100多年的 发展历程,为了适应工业发展及技术进步的需要,先后产生了埋弧焊、电阻焊、电 渣焊及各种气体保护焊等一系列新的焊接方法。进入20世纪60年代后,随着焊 接新能源的开发和焊接新工艺的研究,等离子弧切割与焊接、真空电子束焊接及 激光焊接等高能束技术也陆续应用到各工业部门,使焊接技术达到了一个新的水 平。特别是近年来,航空、

**资讯http://www.***.*** **资讯http://www.***.*** **资讯http://www.***.***

机载液冷冷板要求体积小、密封性和散热效率高。本文采用真空钎焊-电子束焊复合焊接技术实现了3a21铝合金冷板的焊接密封,在同等散热效率的前提下,为机载液冷冷板的进一步微型化提供新的焊接密封方案。

采用3种不同的电子束焊接工艺焊接304不锈钢,通过显微组织观察、xrd分析、极化曲线测试、动电位再活化(epr)试验研究了不锈钢焊缝的抗晶间腐蚀性能。结果表明:减少焊接热输入量和添加熔入性焊丝这两种方法都能减少电子束焊缝中铬的碳化物的析出,降低焊缝的敏化度,提高焊缝的抗晶间腐蚀性能;与减少焊接热输入量相比,添加熔入性焊丝对晶间腐蚀的影响更大,焊缝抗晶间腐蚀性能提高更显著。

对t2紫铜与10#钢电子束焊接工艺进行了初步的试验与研究。试验结果表明,焊前采用散焦电子束偏铜侧预热有利于减少热裂纹倾向、增加焊接熔深并使焊缝表面成形改善;预热后以合理的焊接工艺参数偏10#钢0.3～0.5mm焊接是保证较大厚度工件形成匀称焊缝的必要条件。