Ti17合金电子束焊接接头组织与性能研究

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B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B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。

目录

文摘

英文文摘

声明

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