钛合金小空间曲线焊缝自动化焊接工艺及性能

近20年来,随着焊接技术的研究和应用水平的进步,特别是在材料的焊接性能研究、自动化焊接工艺方法和工艺技术、结构的焊接应力变形控制以及焊接接头力学性能和可靠性等方面的研究深入和水平提高,在"合于使用"的先进设计理念的引领下,钛合金焊接结构越来越广泛地应用到飞机的重要承力结构上.事实上飞机重要承力件采用钛合金焊接结构的技术优势,在20世纪七八十年代前苏联研制的第3代军用飞机上即得到了很好的印证,并引起了欧美航空制造界的高度重视.越来越多的资料报道表明,欧美航空制造业已经将钛合金焊接结构从飞机的次承力结构应用到主承力结构上[1].     

TC3钛合金焊接接头性能的研究

钛及钛合金的焊接是比较困难的,这是由钛及钛合金的物理化学性能所引起的,主要表现在冶金焊接性和热焊接性两个方面。首先,在高温下,特别是在熔融状态下,钛及钛合金具有很高的化学活性,极易为氮、氢、氧等杂质所污染,致使金属脆化,并使焊接后易出现气孔、裂缝等缺陷。其次,在加热过程中,钛及钛合金晶粒容易长大,在冷却过程中又会发生复杂的相转变,易形成脆性相,同时导热系数低,热容量小,线膨胀系数大。因此,对焊接工艺要求特别严     

添加纯钛夹层对TA15钛合金电子束焊接接头力学性能的影响

为了进一步优化TA15钛合金电子束焊接接头的强韧性匹配,研究了添加纯钛夹层对焊接接头力学性能的影响。利用扫描电镜对焊接接头显微组织进行了表征,对添加不同纯钛夹层条件下焊接接头的硬度、拉伸性能、冲击韧性、断裂韧性进行对比分析。研究结果表明:添加纯钛夹层对焊缝显微组织形态无明显影响;焊缝熔合区中部硬度存在低谷,而硬度在热影响区则出现峰值。     

TA16钛合金导管的自动钨极旋转氩弧焊

针对2种规格的TA16钛合金导管开展不加填充的自动钨极旋转氩弧焊工艺试验,确定最佳的焊接工艺参数,并对其焊接接头的质量和性能进行了分析.结果表明:采用自动氩弧焊工艺焊接TA16钛合金导管,能够获得良好的焊接接头;接头室温拉伸强度能达到母材的95%以上;随着温度的升高,TA16导管接头的拉伸强度逐渐下降.     

TC4-DT钛合金线性摩擦焊接头组织和力学性能分析

针对飞机用典型的TC4-DT钛合金线性摩擦焊接头,开展组织及接头的拉伸、冲击和低周疲劳等力学性能测试。结果表明:TC4-DT钛合金线性摩擦焊接头经过700℃+保温3h的热处理后,接头的室温和高温抗拉强度达到母材的97%以上,室温和低温冲击性能略高于母材,室温低周疲劳性能与母材相当,具有良好的综合力学性能。     

TC18钛合金焊接接头应用性能研究

采用氩弧焊和电子束焊2种焊接工艺对TC18锻坯进行焊接,按焊接接头试验方法进行了拉伸和冲击试验,获得了焊接接头的强度系数和冲击韧性。试验结果表明,TC18钛合金焊接接头具有良好的焊接性,同时,对于飞机焊接结构设计应优先选用电子束焊。     

TA15钛合金钎焊工艺与接头组织性能研究

针对TA15钛合金复杂精密构件设计制造可能的需求,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料材料对TA15合金进行了真空钎焊。通过扫描电镜与能谱分析等手段,对钎焊接头界面的元素分布及钎焊接头的组织进行分析;同时测试了接头室温和高温力学性能。实验结果表明:采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料钎焊TA15钛合金合理可行;真空钎焊接头通过扩散处理,可以提高接头强度,接头室温和高温拉伸强度分别达到母材的98%和94%;真空钎焊接头脆断于钎缝,扩散处理后的接头韧断于基体。     

TA15钛合金扩散钎焊界面微观组织及性能研究

采用钛基钎料Ti37.5Zr15Cu10Ni作为中间层对TA15钛合金进行了真空扩散钎焊,对扩散钎焊接头界面微观组织进行了分析,同时测试了接头室温和液氮低温力学性能。试验结果表明:钎料与TA15基体发生了快速的互扩散,焊缝微观组织全部呈针状,接头室温和液氮低温状态下均脆断于焊缝,室温拉伸强度达到基体材料拉伸强度的93.8%。     

飞机钛合金结构激光焊接修复工艺

基于IPG的4kW光纤激光器,研究了拼接间隙和等效焊接线能量等工艺参数对TC4合金激光焊接接头强度的影响,发现在最佳工艺参数下,接头强度可达母材强度的99.5%,可以满足飞机钛合金结构损伤的修复要求。     

钛合金高温钎焊接头的组织性能及影响因素评价

综述了钛及钛合金高温钎焊结构在现代工业中的应用。在分析了钛基钎料应用和发展的基础上，重点分析了钎焊接头的组织与接头性能的关系以及影响因素。指明接头组织中脆性金属间化合物相的存在形态是决定接头性能的主要因素，接头间隙和钎焊时间决定了接头的组织形态，从而影响接头的性能。钛及钛合金高温钎焊接头的拉伸性能、高温性能和疲劳性能是优越的，而接头氧化后的性能急剧下降。并展望了钛基材料连接的发展方向。