發(fā)布時(shí)間：2017-04-27 12:15

  本文關(guān)鍵詞：鈦合金與不銹鋼電子束焊接工藝優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文對(duì)異種難焊材料鈦合金與不銹鋼進(jìn)行了電子束焊接試驗(yàn)，研究了添加不同組元、不同接頭形式和不同工藝參數(shù)對(duì)接頭組織和性能的影響。基于添加復(fù)合填充層的鈦合金與不銹鋼電子束焊接過(guò)程有限元分析，對(duì)氣孔、裂紋等焊接缺陷的產(chǎn)生和抑制方法進(jìn)行了闡述，，并對(duì)焊接工藝進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，最終獲得了高強(qiáng)度和較好塑性的鈦合金與不銹鋼電子束焊接接頭。 對(duì)于添加Cu、V組元的鈦合金與不銹鋼電子束焊接，設(shè)計(jì)了添加Cu/V復(fù)合填充層和添加QCr0.8過(guò)渡段兩種接頭形式。當(dāng)添加形狀優(yōu)化的Cu/V填充層進(jìn)行焊接時(shí)，可以有效地避免焊縫下表面出現(xiàn)未熔V層，但在兩道焊縫界面處會(huì)生成σ-FeV，且焊縫中間存在未熔V層，接頭平均抗拉強(qiáng)度為298.9MPa。當(dāng)添加QCr0.8過(guò)渡段進(jìn)行焊接試驗(yàn)時(shí)，接頭呈現(xiàn)脆性斷裂和塑性斷裂兩種斷裂模式，過(guò)渡段尺寸、焊接順序?qū)宇^強(qiáng)度和斷裂類型產(chǎn)生明顯影響。當(dāng)過(guò)渡段尺寸X=1.5mm，并先進(jìn)行QCr0.8/304SS的焊接時(shí)，接頭平均抗拉強(qiáng)度可達(dá)338MPa。 當(dāng)添加Cu、V、Cr組元進(jìn)行鈦合金與不銹鋼電子束焊接時(shí)，單一的Cu-Cr合金層無(wú)法避免焊縫中TiFe、TiCr2等化合物的形成，接頭強(qiáng)度較低。當(dāng)添加Cu-Cr/V復(fù)合層并先進(jìn)行V層焊接時(shí)，接頭的組織結(jié)構(gòu)為304SS/ss(Fe,Cr)/Cu(s,s)/V(s,s)/Cu(s,s)/ss(Ti,V)，接頭平均抗拉強(qiáng)度可達(dá)419MPa。 基于添加復(fù)合填充層的鈦合金與不銹鋼電子束焊接過(guò)程有限元模擬結(jié)果，對(duì)焊接接頭中的氣孔、裂紋缺陷進(jìn)行了解釋。氣孔產(chǎn)生的主要原因是母材與填充層直接存在間隙且冷卻速度極快；裂紋的產(chǎn)生是由于焊縫中存在較大的殘余應(yīng)力。減少填充層與母材之間的間隙和采用三道焊與緩冷工藝可以有效減少或避免焊縫中的氣孔、裂紋缺陷。當(dāng)添加Cu9Cr/V復(fù)合層，并采用三道焊工藝時(shí)，接頭平均抗拉強(qiáng)度可達(dá)459MPa，且接頭具有較好的塑性。
【關(guān)鍵詞】：鈦合金 不銹鋼 電子束焊接 填充層
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG456.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景9
• 1.2 鈦與鋼焊接性分析9-11
• 1.2.1 物理性能差異對(duì)焊接性的影響9-10
• 1.2.2 化學(xué)性能差異對(duì)焊接性的影響10-11
• 1.3 鈦/鋼焊接的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.3.1 熔化焊11-14
• 1.3.2 壓力焊14-16
• 1.3.3 釬焊16-17
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 試驗(yàn)材料、設(shè)備及方法19-23
• 2.1 試驗(yàn)材料19
• 2.1.1 母材19
• 2.1.2 填充層材料19
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備19-20
• 2.3 試驗(yàn)過(guò)程20-21
• 2.3.1 焊接材料準(zhǔn)備20
• 2.3.2 焊接工藝過(guò)程20-21
• 2.3.3 工藝參數(shù)21
• 2.4 焊接接頭的分析測(cè)試21-23
• 2.4.1 顯微組織分析21-22
• 2.4.2 力學(xué)性能分析22-23
• 第3章 添加Cu、V組元的鈦/鋼電子束焊工藝研究23-38
• 3.1 引言23
• 3.2 鈦/鋼電子束焊接V/Cu復(fù)合填充層的優(yōu)化23-31
• 3.2.1 焊接接頭的表面成形與組織分析23-26
• 3.2.2 焊接接頭力學(xué)性能分析26-27
• 3.2.3 消除未熔V填充層的焊接工藝分析27-28
• 3.2.4 焊接接頭形成過(guò)程分析28-31
• 3.3 添加QCr0.8 過(guò)渡段的TA15/304SS接頭的組織與力學(xué)性能31-37
• 3.3.1 焊接接頭的表面成形與組織分析31-35
• 3.3.2 焊接接頭力學(xué)性能分析35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 Cr組元對(duì)鈦/鋼電子束焊接接頭的影響38-54
• 4.1 引言38
• 4.2 TA15/Cu2Cr/304SS接頭的組織與力學(xué)性能38-42
• 4.2.1 Cu2Cr填充層的制備38
• 4.2.2 焊接接頭的表面成形與組織分析38-40
• 4.2.3 焊接接頭的力學(xué)性能分析40-42
• 4.3 TA15/V/Cu2Cr/304SS接頭的組織與力學(xué)性能42-48
• 4.3.1 焊接接頭的表面成形與組織分析42-46
• 4.3.2 焊接接頭的力學(xué)性能分析46-48
• 4.4 工藝優(yōu)化對(duì)焊接質(zhì)量的影響48-53
• 4.4.1 焊接速度的影響48-51
• 4.4.2 填充層成分的影響51-52
• 4.4.3 焊接次序的影響52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 添加復(fù)合填充層的鈦/鋼電子束焊接有限元分析及缺陷控制54-66
• 5.1 有限元模型的建立及求解54-57
• 5.1.1 焊接模型及有限元模型54-55
• 5.1.2 材料屬性及邊界條件的確定55-56
• 5.1.3 焊接熱源模型的選擇56-57
• 5.2 溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分析57-59
• 5.2.1 溫度場(chǎng)分析57-58
• 5.2.2 應(yīng)力場(chǎng)分析58-59
• 5.3 溫度場(chǎng)分布對(duì)焊接質(zhì)量的影響59-62
• 5.3.1 第一道焊縫重熔與元素分布59-60
• 5.3.2 、氣孔缺陷60-62
• 5.4 應(yīng)力場(chǎng)分布對(duì)焊接質(zhì)量的影響62-65
• 5.4.1 應(yīng)力緩釋62-64
• 5.4.2 裂紋缺陷的抑制64-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 致謝73

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 戴紅艷;TC4鍛件機(jī)械加工與焊接的研制與應(yīng)用[J];飛機(jī)設(shè)計(jì);2002年02期

2 夏明星;鄭欣;李中奎;王東輝;白潤(rùn);蔡小梅;;TC4鈦合金與Nb-W-Mo-Zr鈮合金的真空電子束焊接工藝研究[J];稀有金屬快報(bào);2008年12期

3 于冬梅;新型鈦合金TB8的應(yīng)用研究[J];飛機(jī)設(shè)計(jì);2002年02期

4 胡美娟;劉金合;;電子束焊接及局部熱處理復(fù)合技術(shù)的數(shù)值分析[J];焊接學(xué)報(bào);2007年05期

5 李晉煒;唐振云;郭光耀;胡偉;張亦良;;TA15合金電子束嵌入法焊接接頭的力學(xué)性能[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2010年S1期

6 趙明書;郭福;毛智勇;李晉煒;;TA15鈦合金電子束焊平行焊縫的獲得方法[J];新技術(shù)新工藝;2009年02期

7 張慶云;李晉煒;陸業(yè)航;李眾城;;TA15鈦合金電子束焊平行焊縫形貌及顯微組織研究[J];航空制造技術(shù);2011年16期

8 周廣德,林達(dá);電子束焊接裝置用電子光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析[J];焊接學(xué)報(bào);1981年04期

9 郭鳳鳴,王蘭維;離合器齒輪電子束焊接夾具[J];機(jī)械工藝師;1994年08期

10 吳冰;李晉煒;鞏水利;張建勛;;TC17鈦合金電子束焊接接頭的疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律及疲勞剩余壽命[J];稀有金屬材料與工程;2009年S3期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 彭昌永;范如源;;HR-2鋼薄壁細(xì)管的電子束焊接[A];制造業(yè)與未來(lái)中國(guó)——2002年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2002年

2 梁養(yǎng)民;康文軍;張占英;徐巖;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤鼓類零件的電子束焊接[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

3 陳勇;康繼東;陳士煊;;鈦合金平板電子束焊接接頭殘余應(yīng)力的小孔法測(cè)量[A];第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第2冊(cè)）[C];1999年

4 沈顯峰;;電子束焊接工藝知識(shí)庫(kù)與專家系統(tǒng)研究[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2010年版）[C];2011年

5 葛春橋;;真空度對(duì)微波器件用鉬桿電子束焊接強(qiáng)度的影響[A];“第十四屆全國(guó)微波能應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議”暨“2009年微波創(chuàng)造美的生活高峰論壇”論文集[C];2009年

6 余洋;雷華東;許超;;薄壁波紋管結(jié)構(gòu)電子束焊接缺陷控制[A];第14屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 許超;張勇智;;變工作距離電子束焊接特性研究[A];第14屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

8 李晉煒;吳冰;唐振云;;厚板鈦合金電子束焊縫的成分均勻性控制[A];第13屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

9 張毓新;王文成;高云飛;;傳動(dòng)零部件電子束焊接合理性分析[A];第十次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第2冊(cè)）[C];2001年

10 張彥華;朱劍橋;薛忠明;;鈦合金筋板電子束穿透焊熱力過(guò)程數(shù)值模擬[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第2冊(cè)）[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王云朋;699廠機(jī)加車間 用技術(shù)和質(zhì)量拓寬市場(chǎng)[N];中國(guó)航天報(bào);2010年

2 天際;飛亞達(dá)鈦合金航天表助力“神六”[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2005年

3 潘廷祥;鈦：節(jié)能減排鈦有功[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2007年

4 記者 謝玉先 周軍;鈦合金基地“扎根”攀長(zhǎng)鋼[N];中國(guó)冶金報(bào);2006年

5 趙永慶 楊冠軍;西北院自主開發(fā)鈦合金及產(chǎn)業(yè)化[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2007年

6 張獻(xiàn)懷;鈦合金補(bǔ)片修復(fù)顱骨缺損“天衣無(wú)縫”[N];中國(guó)醫(yī)藥報(bào);2008年

7 吳光鵬 劉運(yùn)偉;安吉精鑄公司攀登鈦合金鑄造技術(shù)高峰[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2005年

8 吳全興;日本鈦合金研發(fā)拉動(dòng)鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2005年

9 ;美國(guó)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出鈦鋁的先進(jìn)加工工藝模型[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2006年

10 廖志林;腦腫瘤病人用上鈦合金顱骨[N];健康報(bào);2008年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳慶生;高強(qiáng)鋁合金電子束焊接焊縫成形質(zhì)量研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

2 陳國(guó)慶;TiAl金屬間化合物電子束焊接接頭組織及防裂紋工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

3 溫華明;高梯度射頻超導(dǎo)腔及其功率耦合器材料的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（電工研究所）;2005年

4 張學(xué)秋;航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤焊接變形的理論研究與虛擬優(yōu)化[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

5 劉鵬濤;氫對(duì)TC4鈦合金焊接接頭組織與性能影響的研究[D];大連交通大學(xué);2012年

6 王連軍;玻璃—陶瓷保護(hù)涂層的制備及在鈦合金熱加工過(guò)程中的應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2002年

7 杜漢斌;鈦合金激光焊接及其熔池流動(dòng)場(chǎng)數(shù)值模擬[D];華中科技大學(xué);2004年

8 張?jiān)歧?氫、氮化和熱氧化對(duì)鈦合金性能影響的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2005年

9 朱援祥;水電站巨型壓力鋼襯合攏縫接頭形式優(yōu)化及工藝研究[D];華中科技大學(xué);2007年

10 何曉;含氫的新型鈦合金的疲勞行為研究[D];四川大學(xué);2003年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張艷橋;鈦合金與不銹鋼電子束焊接工藝優(yōu)化研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

2 周阿芳;電子束焊接的凝固缺陷預(yù)測(cè)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

3 唐奇;預(yù)置填充層鈦/銅合金電子束焊接工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

4 商雪;鋁合金電子束焊接過(guò)程中熔池演變的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

5 胡美娟;12mm厚TC4鈦合金板電子束焊接溫度場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)三維有限元數(shù)值模擬[D];西北工業(yè)大學(xué);2005年

6 董欣勇;TA15薄板EBW及焊后再熱處理對(duì)應(yīng)力分布影響的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

7 劉鋮丹;鋁合金EBW非穿透型匙孔的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 鐘磊;基于VOF算法模擬EBW匙孔移動(dòng)過(guò)程的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

9 覃巍;SAE9310鋼電子束焊接工藝及接頭組織性能研究[D];華中科技大學(xué);2011年

10 郭維;大厚度鈦合金電子束焊接熱作用有限元分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：鈦合金與不銹鋼電子束焊接工藝優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：330613