TC4鈦合金是目前航空航天領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的鈦合金,對(duì)于形狀較為復(fù)雜的大型整體結(jié)構(gòu)件,主要采用“鍛造+數(shù)控加工”或“分體制造+焊接”者及螺栓連接等方法,這使得材料利用率低、制造成本高且生產(chǎn)周期長(zhǎng)。電弧增材制造技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較復(fù)雜鈦合金結(jié)構(gòu)的無(wú)模具、快速成型。然而,傳統(tǒng)的焊接電源熱輸入量大,電弧增材制造鈦合金易形成外延生長(zhǎng)的β柱狀晶粒。冷金屬過(guò)渡（Cold metal transfer,CMT）焊接電源具有熱輸入量低、熔滴過(guò)渡穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì),將CMT焊接電源應(yīng)用于增材制造技術(shù),可實(shí)現(xiàn)大型結(jié)構(gòu)件制備的低成本、高效率和高靈活性。本文以應(yīng)用最廣泛的TC4鈦合金為研究對(duì)象,重點(diǎn)研究CMT電弧增材制造TC4鈦合金宏微觀組織演化規(guī)律、微觀組織調(diào)控的方法以及降低力學(xué)性能各向異性的舉措,主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1.送絲速度大于4.0m/min時(shí),獲得的TC4鈦合金均呈現(xiàn)外延生長(zhǎng)的粗大β柱狀晶粒,且在β晶粒的晶界上會(huì)形成塊狀α_M相,塊狀α_M相織構(gòu)強(qiáng)度偏高,最大值達(dá)到36.8。送絲速度小于3.0m/min時(shí),通過(guò)調(diào)整合適的焊接速度,在熱輸入量小于1350J/cm時(shí),連續(xù)... 

【文章來(lái)源】：南昌航空大學(xué)江西省

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

典型TC4鈦合金固態(tài)相變轉(zhuǎn)變組織示意圖

晶界 αGB相及其附近生長(zhǎng)的 αWGB情況下，通常稱(chēng)這類(lèi)組織是魏氏組織(Widmanst tten)。當(dāng) αWGB遇到另一個(gè)方向 αWGB則會(huì)消失，但是更多的情況下是隨著冷卻速率繼續(xù)提高(但仍小于臨界冷卻速率)，α 板條會(huì)變薄，此時(shí) α 板條在 β 晶粒內(nèi)形成類(lèi)似籃網(wǎng)編制的組織，稱(chēng)為網(wǎng)籃組織(Basket weave)，具體的轉(zhuǎn)變過(guò)程如圖 1-2(b)所示。圖 1-1 典型 TC4 鈦合金固態(tài)相變轉(zhuǎn)變組織示意圖(a) 擴(kuò)散相變示意圖[6]; (b) 不同冷卻速率下轉(zhuǎn)變組織示意圖[8]

昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 1 章 緒了一些問(wèn)題，粗大 β 晶粒的晶粒一旦形成，難以通過(guò)熱處理的方式來(lái)消除。.2.2.3 競(jìng)爭(zhēng)擴(kuò)散型相變：β→αM競(jìng)爭(zhēng)擴(kuò)散型相變是冷卻速率介于馬氏體相變和長(zhǎng)程擴(kuò)散型相變之間的一種形式。在鈦合金中的競(jìng)爭(zhēng)擴(kuò)散型相變主要表現(xiàn)為塊狀相變(Massivetransforma)。Ahmed 最早提出 TC4 鈦合金在合適的溫度區(qū)間會(huì)發(fā)生塊狀相變[8]。塊狀相相可生成在片層 α 相和馬氏體 α 相之間，并形成一種競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系。一些學(xué)者塊狀相變是界面控制的擴(kuò)散型相變，可不遵守特定的位向關(guān)系，產(chǎn)生不規(guī)則的組織[11]。但是也有學(xué)者認(rèn)為塊狀相變是一種產(chǎn)物相與母相界面間的短程擴(kuò)hort-rangediffusion)，故產(chǎn)物相和母相成分相同[12]。近些年，S.L. Lu 等[13]在電增材制造 TC4 鈦合金中發(fā)現(xiàn)了塊狀相變的現(xiàn)象，認(rèn)為在 800-893℃溫度區(qū)間相變即可以在 β 晶界處形成，也可以在 β 晶粒內(nèi)部形成。并且觀察到部分塊變的 αM相不受 Burgers 位向關(guān)系的限制了，如圖 1-3(a)中白色箭頭所示位置lichak[14]在 TC4 鈦合金焊接熱影響區(qū)也發(fā)現(xiàn)了塊狀相變現(xiàn)象(圖 1-3(b))，并且可依附晶界形成，但沒(méi)有深入研究其形成的原因和溫度區(qū)間的關(guān)系。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]TC4鈦合金電弧增材制造疊層組織特征[J]. 李雷,于治水,張培磊,莊喬喬,聶云鵬.  焊接學(xué)報(bào). 2018(12)
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[3]脈沖頻率和熱輸入對(duì)電弧增材制造TC4鈦合金形貌和組織的影響[J]. 馬振書(shū),陳廣森,吳倩茹,劉長(zhǎng)猛,張?jiān)品?  稀有金屬材料與工程. 2018(07)
[4]鋁合金增材制造技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 陳偉,陳玉華,毛育青.  精密成形工程. 2017(05)
[5]航空用鈦合金研究進(jìn)展[J]. 金和喜,魏克湘,李建明,周建宇,彭文靜.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2015(02)
[6]合金凝固列狀晶/等軸晶轉(zhuǎn)變[J]. 林鑫,李延民,王猛,馮莉萍,陳靜,黃衛(wèi)東.  中國(guó)科學(xué)E輯:技術(shù)科學(xué). 2003(07)

碩士論文
[1]超聲沖擊電弧增材制造鈦合金零件的組織性能研究[D]. 何智.華中科技大學(xué) 2016
[2]TC4鈦合金TIG填絲堆焊成型技術(shù)研究[D]. 劉寧.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3345170