Ti17合金电子束焊接接头组织与性能研究

论文摘要

Ti17（Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr）合金是一种富β稳定元素的α-β两相型钛合金。它是上世纪70年代初由美国通用电器（GE）公司开发的以高强度、高淬透性和高断裂韧性为特征的近β型钛合金,该合金锻造温度范围宽,特别适合于制作大截面锻件,在航空工业中具有广阔的应用前景。Ti17合金在保护措施良好的条件下可以采用TIG、MIG、电子束焊及摩擦焊等多种方法进行焊接。由于钛合金的活性强,熔化焊时需要用惰性气体或真空进行保护。而电子束焊具有焊缝深宽比高、焊件变形小、焊接冶金质量好等特点,尤其适用于钛及钛合金等活性金属的焊接。本课题通过室温拉伸、室温缺口拉伸、室温冲击、高温拉伸、持久拉伸及显微硬度等力学性能试验和金相显微组织分析、断口扫描分析等,对Ti17合金电子束焊接接头的组织和力学性能进行了分析和研究。研究结果表明:用电子束焊接Ti17合金可获得室温及高温性能良好的焊接接头,其接头的抗拉强度不低于母材,焊缝的缺口敏感系数均小于1,焊缝具有较高的冲击韧度。焊缝区和热影响区的硬度均高于母材,焊缝区组织与母材组织基本相同,都是α相上分布着沿晶界及晶内析出的细针状β相,焊缝区的晶粒度要比母材的晶粒度粗大。本文还对合金电子束焊接接头组织形态、力学性能和断口形貌之间的内在联系进行了探讨,为Ti17合金的进一步推广应用提供理论依据,为各航空材料电子束焊接结构提供完整性评定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的目的及意义
• 1.2 钛合金在国内外航空领域的应用现状
• 1.3 钛及钛合金焊接特点
• 1.3.1 钛及钛合金的主要特点
• 1.3.2 钛及钛合金的焊接性分析
• 1.3.3 钛合金的焊接工艺
• 1.4 本课题的主要研究内容与方法
• 第二章 试验材料及方法
• 2.1 试验材料及焊接试验参数
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 电子束焊接试验参数
• 2.2 试验方法及设备
• 2.2.1 室温拉伸试验
• 2.2.2 室温缺口拉伸试验
• 2.2.3 室温冲击试验
• 2.2.4 高温拉伸试验
• 2.2.5 持久拉伸试验
• 2.2.6 断口形貌分析
• 2.2.7 金相组织观察
• 2.2.8 显微硬度试验
• 本章小结
• 第三章 试验结果与分析
• 3.1 前言
• 3.2 室温拉伸试验结果与分析
• 3.3 室温缺口拉伸试验结果与分析
• 3.4 室温冲击试验结果与分析
• 3.5 高温拉伸试验结果与分析
• 3.6 持久拉伸试验结果与分析
• 3.7 显微硬度试验结果与分析
• 3.8 金相组织观察与分析
• 本章小结
• 第四章 讨论
• 4.1 焊接接头力学性能分析
• 4.2 焊缝组织形成机理
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢