鈦/鋼電子束焊接工藝與接頭腐蝕機理研究
發(fā)布時間：2021-02-01 12:06
隨著現(xiàn)代工業(yè)的逐步發(fā)展,鈦/鋼復合接頭的可靠性越來越重要,對其接頭的要求也日漸提高。針對鈦/鋼接頭在海洋等復雜環(huán)境中的使用要求,本文研究不同鈦/鋼電子束焊接工藝下接頭的組織與性能,揭示不同鈦/鋼接頭的耐腐蝕性能差異,分析其腐蝕機理。本文采用兩種焊接方法焊接TA10鈦合金和Q345低合金鋼。一種是使用鈦/鋼爆炸復合板作為過渡接頭電子束焊接TA10與Q345,研究電子束焊縫與鈦/鋼爆炸復合板界面距離對其接頭的組織及性能影響。結(jié)合有限元分析其溫度場與應力場,當距離為1.5 mm時,接頭界面處峰值溫度達到1345°C,界面處發(fā)生Ti-Fe共晶、共析等反應,導致了FeTi及Fe2Ti化合物的存在,并在應力下產(chǎn)生裂紋。而當距離為6 mm時,其峰值溫度并沒達到上述反應溫度且其他接頭受到拉應力而距離6mm時接頭受到壓應力,因此接頭強度最高達到418MPa。另一種是使用銅/釩夾層,使用雙道電子束焊接TA10與Q345,接頭組織呈現(xiàn)固溶體和界面化合物的組織類型,未出現(xiàn)脆性FeTi和Fe2Ti化合物,其接頭強度達到312MPa,接頭的斷裂形式為沿晶斷裂。對鈦/鋼爆...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
接頭SEM照片
4（e）擴散溫度 1000°C，擴散時間 5min圖 1-3 不同擴散焊工藝下鈦/鋼的界面[22]焊直接對焊鈦和鋼容易產(chǎn)生脆性金屬間化合物， 304 不銹鋼的攪拌摩擦焊接，鈦和鋼攪拌摩擦焊接過程中通過使用鎳基夾層來抑制鈦/鋼接頭強度達到 352MPa，接頭斷裂表現(xiàn)為脆性特征。
（c）R=1.5 （d）R=2.0圖 1-5 不同爆炸載荷下界面微觀組織[29]1.2.3 高能束焊1. 激光焊Chen 等人[32]研究了激光束偏置焊接鈦/鋼對接接頭。研究表明，當激光束偏置在鋼一側(cè)，可獲得更為良好的接頭。界面化合物層可以分為兩層：一層由 FeTi 和α-Ti 組成；一層由 FeTi、Fe2Ti 以及 Ti5Fe17Cr5組成。當激光偏置在鈦側(cè) 0mm 或 0.3mm 時，接頭在焊后隨即開裂。只有在偏置在鈦側(cè) 0.6 mm 時才可以獲得較好的接頭。偏置鋼側(cè)獲得的接頭拉伸強度要高于偏置鈦側(cè)的接頭，接頭強度最高為150MPa，斷裂位置在兩種化合物的界面處。Mitelea 等人[33]利用 YAG 激光器添加厚 600μm 的 Cu 層焊接 Ti-6Al-4V 和X5CrNi18-10 鋼。獲得良好焊接接頭的最佳焊接參數(shù)是功率為 4kW，焊接速度為 3mm/min。拉伸強度測試表明接頭強度比母材低但是比 Cu 層高。Cherepanov 等人[34]利用爆炸焊所得的 SS–Cu–Nb 和 Ta–Ti 作為中間層激光焊接鈦/鋼，原理圖如圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]堿性環(huán)境中硫代硫酸鈉對Q235鋼腐蝕動力學的影響[J]. 權變利,李軍旗,陳朝軼. 腐蝕與防護. 2018(02)
[2]CO2保護焊對Q345鋼接頭組織及性能的影響[J]. 王鑫,王毅堅,索忠源,姜峰,胡起昆. 特種鑄造及有色合金. 2017(06)
[3]鈦及鈦合金金屬粉末注射成形技術的研究進展[J]. 劉超,孔祥吉,吳勝文,況春江. 粉末冶金技術. 2017(02)
[4]316L不銹鋼焊縫腐蝕微電池的形成機理[J]. 楊遠航,李曉琳,劉文斌,顧艷紅,車俊鐵. 材料保護. 2017(04)
[5]鈦/鋼異種金屬焊接的研究現(xiàn)狀[J]. 祝要民,李青哲,邱然鋒,賀玉剛. 電焊機. 2016(11)
[6]鈦合金研究及應用進展[J]. 霍東興,梁精龍,李慧,謝珊珊,楊宇. 鑄造技術. 2016(10)
[7]Q345D低合金鋼在海洋潮差區(qū)的腐蝕規(guī)律及電化學行為研究[J]. 吳俊升,林超,彭冬冬,李曉剛. 機械工程學報. 2016(20)
[8]鈦及鈦合金在國外艦船上的應用[J]. 錢江,王怡,李瑤. 艦船科學技術. 2016(11)
[9]鍍Ni層對鈦/鋼釬焊接頭原子擴散行為的影響機制[J]. 張鵬賢,馬馳原,于海宇. 稀有金屬材料與工程. 2016(02)
[10]高強度低合金Q345鋼焊接接頭的微觀組織與力學性能研究[J]. 張敬齋. 鑄造技術. 2014(12)
碩士論文
[1]基于空間電子束熱源的TA2純鈦/2024鋁合金熔釬焊工藝及機理研究[D]. 李洪劍.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]鈦—鋼復合板爆炸焊接工藝及組織與性能研究[D]. 韓小敏.南京航空航天大學 2016
[3]鈦/銅異種金屬冷金屬過渡技術及接頭腐蝕行為[D]. 馮振.蘭州理工大學 2014
[4]Q235鋼和不銹鋼海水腐蝕機理研究[D]. 蘇璐璐.山東大學 2010
本文編號：3012747
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
接頭SEM照片
4（e）擴散溫度 1000°C，擴散時間 5min圖 1-3 不同擴散焊工藝下鈦/鋼的界面[22]焊直接對焊鈦和鋼容易產(chǎn)生脆性金屬間化合物， 304 不銹鋼的攪拌摩擦焊接，鈦和鋼攪拌摩擦焊接過程中通過使用鎳基夾層來抑制鈦/鋼接頭強度達到 352MPa，接頭斷裂表現(xiàn)為脆性特征。
（c）R=1.5 （d）R=2.0圖 1-5 不同爆炸載荷下界面微觀組織[29]1.2.3 高能束焊1. 激光焊Chen 等人[32]研究了激光束偏置焊接鈦/鋼對接接頭。研究表明，當激光束偏置在鋼一側(cè)，可獲得更為良好的接頭。界面化合物層可以分為兩層：一層由 FeTi 和α-Ti 組成；一層由 FeTi、Fe2Ti 以及 Ti5Fe17Cr5組成。當激光偏置在鈦側(cè) 0mm 或 0.3mm 時，接頭在焊后隨即開裂。只有在偏置在鈦側(cè) 0.6 mm 時才可以獲得較好的接頭。偏置鋼側(cè)獲得的接頭拉伸強度要高于偏置鈦側(cè)的接頭，接頭強度最高為150MPa，斷裂位置在兩種化合物的界面處。Mitelea 等人[33]利用 YAG 激光器添加厚 600μm 的 Cu 層焊接 Ti-6Al-4V 和X5CrNi18-10 鋼。獲得良好焊接接頭的最佳焊接參數(shù)是功率為 4kW，焊接速度為 3mm/min。拉伸強度測試表明接頭強度比母材低但是比 Cu 層高。Cherepanov 等人[34]利用爆炸焊所得的 SS–Cu–Nb 和 Ta–Ti 作為中間層激光焊接鈦/鋼，原理圖如圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]堿性環(huán)境中硫代硫酸鈉對Q235鋼腐蝕動力學的影響[J]. 權變利,李軍旗,陳朝軼. 腐蝕與防護. 2018(02)
[2]CO2保護焊對Q345鋼接頭組織及性能的影響[J]. 王鑫,王毅堅,索忠源,姜峰,胡起昆. 特種鑄造及有色合金. 2017(06)
[3]鈦及鈦合金金屬粉末注射成形技術的研究進展[J]. 劉超,孔祥吉,吳勝文,況春江. 粉末冶金技術. 2017(02)
[4]316L不銹鋼焊縫腐蝕微電池的形成機理[J]. 楊遠航,李曉琳,劉文斌,顧艷紅,車俊鐵. 材料保護. 2017(04)
[5]鈦/鋼異種金屬焊接的研究現(xiàn)狀[J]. 祝要民,李青哲,邱然鋒,賀玉剛. 電焊機. 2016(11)
[6]鈦合金研究及應用進展[J]. 霍東興,梁精龍,李慧,謝珊珊,楊宇. 鑄造技術. 2016(10)
[7]Q345D低合金鋼在海洋潮差區(qū)的腐蝕規(guī)律及電化學行為研究[J]. 吳俊升,林超,彭冬冬,李曉剛. 機械工程學報. 2016(20)
[8]鈦及鈦合金在國外艦船上的應用[J]. 錢江,王怡,李瑤. 艦船科學技術. 2016(11)
[9]鍍Ni層對鈦/鋼釬焊接頭原子擴散行為的影響機制[J]. 張鵬賢,馬馳原,于海宇. 稀有金屬材料與工程. 2016(02)
[10]高強度低合金Q345鋼焊接接頭的微觀組織與力學性能研究[J]. 張敬齋. 鑄造技術. 2014(12)
碩士論文
[1]基于空間電子束熱源的TA2純鈦/2024鋁合金熔釬焊工藝及機理研究[D]. 李洪劍.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]鈦—鋼復合板爆炸焊接工藝及組織與性能研究[D]. 韓小敏.南京航空航天大學 2016
[3]鈦/銅異種金屬冷金屬過渡技術及接頭腐蝕行為[D]. 馮振.蘭州理工大學 2014
[4]Q235鋼和不銹鋼海水腐蝕機理研究[D]. 蘇璐璐.山東大學 2010
本文編號：3012747
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