發(fā)布時間：2017-09-16 17:27

  本文關鍵詞：超聲沖擊改善TA15鈦合金板材焊接接頭殘余應力分布的研究

  更多相關文章： TA15鈦合金 超聲沖擊 殘余應力 焊接

【摘要】：焊接作為一種重要的材料連接方式,在航空航天、汽車、輪船等領域有著廣泛的應用。TA15是近α高溫鈦合金,焊接性能良好、熱穩(wěn)定性高。然而,焊接過程中的溫度分布不均勻會導致焊接結構中產生較大的殘余應力,影響結構的穩(wěn)定性、剛度和疲勞性能。常用的降低殘余應力方法有熱處理法和機械法。熱處理法即去應力退火,能夠降低應力,并使應力均勻分布,但不能改變應力狀態(tài),且大型焊接構件的使用受到爐體尺寸限制。超聲沖擊是機械法中最常用的方法,與傳統(tǒng)的去應力退火相比,能夠在焊接接頭處引入壓應力,在降低能耗、提高工作效率等方面有較大優(yōu)勢。因此,本文采用超聲沖擊處理改善TA15鈦合金板材焊接接頭處的殘余應力,研究了不同超聲沖擊工藝參數(shù),如沖擊方式、沖擊次數(shù)、沖擊頭形狀對殘余應力分布的影響,比較了超聲沖擊前后焊接接頭組織及性能的變化。論文的主要研究結果如下:焊接態(tài)板材焊接接頭處殘余應力沿焊縫中心線對稱分布,焊縫處為拉應力,約為TA15鈦合金屈服強度的80%,母材處為壓應力。沖擊方式和沖擊頭形狀是影響超聲沖擊作用效果的主要因素。選擇沖擊頭形狀時,應考慮焊接方式、焊縫寬度及表面平整度的影響,并且沖擊頭與焊縫的貼合程度越高,降低殘余應力的效果越好。此外,沖擊次數(shù)、單/雙面沖擊對殘余應力的分布也有一定的影響。焊接態(tài)板材的顯微組織相對原始組織變化明顯。TA15鈦合金原始組織為細小的等軸α,焊接接頭處為典型的魏氏組織。熔合區(qū)組織粗大,熱影響區(qū)晶粒相對較小。焊接態(tài)板材的延伸率從16%下降至6.5%,而屈服強度變化幅度較小,抗拉強度基本沒有變化。經過超聲沖擊處理后的板材并沒有在焊縫表面出現(xiàn)預期的塑性變形層,表層的顯微組織也沒有發(fā)生明顯變化;焊接接頭處的屈服強度等力學性能指標基本與焊接態(tài)板材保持一致。但是與退火態(tài)板材相比,沖擊態(tài)板材延伸率偏低,顯微硬度較高,這在很大程度上說明采超聲沖擊只是改善了焊接接頭處的殘余應力分布,并沒有從根本上消除殘余應力。
【關鍵詞】：TA15鈦合金 超聲沖擊 殘余應力 焊接
【學位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG407
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-25
• 1.1 TA15鈦合金10-11
• 1.1.1 TA15鈦合金簡介10-11
• 1.1.2 TA15鈦合金的國內研究進展11
• 1.2 鈦合金的焊接11-13
• 1.2.1 鈦合金的焊接特點11-12
• 1.2.2 TA15鈦合金常用焊接工藝12-13
• 1.3 焊接殘余應力13-20
• 1.3.1 焊接殘余應力的產生13-14
• 1.3.2 焊接殘余應力的分布14-16
• 1.3.3 焊接殘余應力的測量方法16-19
• 1.3.4 焊接殘余應力的消除方法19-20
• 1.4 超聲沖擊處理20-22
• 1.4.1 超聲沖擊處理原理20-21
• 1.4.2 關于焊接結構的超聲沖擊研究現(xiàn)狀21-22
• 1.5 選題依據(jù)及研究內容22-25
• 1.5.1 選題依據(jù)22-23
• 1.5.2 研究內容23
• 1.5.3 技術路線23-25
• 2 實驗材料及方法25-30
• 2.1 實驗材料25
• 2.2 焊接方法25-26
• 2.3 殘余應力測量26-28
• 2.4 超聲沖擊實驗28-29
• 2.5 材料顯微組織及力學性能的分析方法29-30
• 2.5.1 金相組織觀察29
• 2.5.2 背散射電子衍射分析(EBSD)29
• 2.5.3 室溫拉伸29
• 2.5.4 顯微硬度29-30
• 3 超聲沖擊對TA15鈦合金焊接接頭殘余應力的影響30-49
• 3.1 原始板材及焊接板材的殘余應力分布30-34
• 3.1.1 原始板材30-31
• 3.1.2 電子束焊接態(tài)板材31-32
• 3.1.3 手工氬弧焊接板材32-34
• 3.2 超聲沖擊方案34-35
• 3.3 沖擊方式對殘余應力的影響35-40
• 3.3.1 電子束焊接板材35-37
• 3.3.2 手工氬弧焊板材37-40
• 3.4 沖擊次數(shù)對殘余應力的影響40-41
• 3.5 沖擊頭形狀對殘余應力的影響41-43
• 3.5.1 電子束焊接板材41-42
• 3.5.2 手工氬弧焊接板材42-43
• 3.6 單/雙面沖擊對殘余應力的影響43-44
• 3.7 適合TA15鈦合金焊接板材的沖擊方案44-46
• 3.8 超聲沖擊與去應力退火對比實驗46-47
• 3.9 本章小結47-49
• 4 超聲沖擊對TA15鈦合金焊接接頭組織及性能的影響49-58
• 4.1 超聲沖擊對TA15鈦合金焊接接頭顯微組織的影響49-52
• 4.1.1 焊接態(tài)板材的顯微組織49-50
• 4.1.2 沖擊前后焊接接頭表層顯微組織對比50-52
• 4.2 超聲沖擊對TA15鈦合金焊接接頭力學性能的影響52-56
• 4.2.1 拉伸性能對比52-54
• 4.2.2 顯微硬度對比54-56
• 4.3 實驗中存在的問題56-57
• 4.4 本章小結57-58
• 結論58-59
• 參考文獻59-63
• 攻讀碩士學位期間取得的學術成果63-64
• 致謝64

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張罡,李建軍,丁春輝;20g鋼對接焊接接頭循環(huán)應力-應變的特性[J];焊接學報;2001年02期

2 ;焊接接頭的強度[J];機械制造文摘(焊接分冊);2003年05期

3 張敏,丁方,許德勝,程祖海;焊接接頭斷裂準則工程化應用方法[J];焊接學報;2004年01期

4 ;焊接接頭的強度[J];機械制造文摘(焊接分冊);2004年03期

5 張敏,馬博,周永欣;焊接接頭斷裂抵抗力工程估計方法的數(shù)值研究[J];焊接學報;2005年01期

6 張敏;丁方;程祖海;;非均質焊接接頭界面裂紋斷裂表征參量的分析[J];機械強度;2006年02期

7 宗培;曹雷;邵國良;彭飛;;低強匹配焊接接頭特征及界定方法[J];機械強度;2006年03期

8 申春梅;;φ16×48鏈條焊接接頭拉開原因分析[J];科技信息(科學教研);2007年22期

9 李紅寶;;內伸入式接管焊接接頭應力的有限元分析[J];中國化工裝備;2010年02期

10 ;圖表2-10 受彎曲作用的焊接接頭A[J];石油化工設備簡訊;1975年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 段權;;壓力容器用16MnR鋼焊接接頭疲勞裂紋擴展規(guī)律的研究[A];疲勞與斷裂2000——第十屆全國疲勞與斷裂學術會議論文集[C];2000年

2 張京海;方大鵬;;高強鋼低匹配焊接接頭實用性研究[A];第十五次全國焊接學術會議論文集[C];2010年

3 劉俊;;焊接接頭微型剪切試驗[A];中國工程物理研究院科技年報（1998）[C];1998年

4 張建強;郭立峰;杜學銘;姜劍寧;王承權;;不同應力狀態(tài)下單面焊接接頭的斷裂特性研究[A];第九次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];1999年

5 荊洪陽;霍立興;張玉鳳;;焊接接頭脆性斷裂的局部法研究[A];第九次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];1999年

6 張建勛;李繼紅;裴怡;;焊接接頭損傷條件下的斷裂力學參量數(shù)值研究[A];第十一次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2005年

7 賈汝唐;;提高焊接接頭疲勞可靠性的工藝探討[A];鐵路貨車制造工藝學術研討會論文集[C];2007年

8 孔祥峰;鄒妍;王偉;張婧;;水下焊接接頭腐蝕行為研究[A];中國腐蝕電化學及測試方法專業(yè)委員會2012學術年會論文集[C];2012年

9 周繼云;桂春;唐毅;;非均質焊接接頭中的斷裂力學參數(shù)計算研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

10 王元良;周友龍;陳輝;;微合金化鋼及其焊接接頭強韌性控制[A];第十五次全國焊接學術會議論文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 唐佩綿;厚鋼板特性對T型焊接接頭止裂性的影響[N];世界金屬導報;2014年

2 張作貴 摘譯;優(yōu)化產品性能 更好滿足用戶要求[N];中國冶金報;2008年

3 廖建國;新日鐵開發(fā)出LNG罐用超級9%Ni鋼板[N];世界金屬導報;2006年

4 本版編輯 記者 魏敬民 子舒;為海洋鋼結構增加安全砝碼[N];中國船舶報;2008年

5 唐佩綿;住友金屬耐疲勞焊接結構鋼的開發(fā)[N];世界金屬導報;2011年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 范文學;焊接接頭振動疲勞的數(shù)值模擬[D];內蒙古工業(yè)大學;2014年

2 王佳杰;低匹配焊接接頭彎曲等承載設計及隨焊整形[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 舒鳳遠;厚板鋁合金弧焊焊接接頭組織及應力演變研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

4 凌X;基于三材料模型的含HAZ裂紋非匹配焊接接頭的斷裂評定方法[D];華東理工大學;2015年

5 楊景強;雙相不銹鋼焊接接頭腐蝕與斷裂性能研究[D];華東理工大學;2015年

6 馬麗莉;孿晶誘發(fā)塑性（TWIP）鋼激光焊接接頭的組織與性能研究[D];太原理工大學;2015年

7 秦華;BWELDY960Q鋼焊接接頭力學性能及組織演變機理研究[D];沈陽工業(yè)大學;2015年

8 蔡淑娟;雙孔微剪切法評定焊接接頭局部力學性能[D];蘭州理工大學;2016年

9 喬及森;車用鋁合金焊接接頭及基本單元件的大變形力學行為研究[D];蘭州理工大學;2007年

10 金成;空間熱循環(huán)下承載鋁合金焊接接頭損傷機理與數(shù)值模型[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郝謙;低合金鋼焊接接頭損傷機理和損傷演變的研究[D];北京工業(yè)大學;2001年

2 馬博;含缺陷焊接接頭完整性評定工程方法及其輔助評定系統(tǒng)設計[D];西安理工大學;2004年

3 隋志強;E36-RCW耐蝕鋼焊接接頭力學性能和耐蝕性的研究[D];昆明理工大學;2015年

4 朱井軍;鋅鍋焊接接頭在450°C鐵飽和鋅浴中長期浸泡下的腐蝕行為研究[D];華南理工大學;2015年

5 李艷芳;含孔洞缺陷鋁合金焊接接頭電磁熱強化研究[D];燕山大學;2015年

6 胡新陽;HG785D鋼焊接接頭的疲勞性能研究[D];長安大學;2015年

7 滕誠信;低碳鋼焊接接頭表面沖擊摩擦改性[D];山東建筑大學;2015年

8 于巖;構架轉向架用Q345E低合金鋼及其接頭熱矯正性能研究[D];大連交通大學;2015年

9 楊兆華;雙相鋼與奧氏體不銹鋼激光焊接接頭組織性能研究[D];蘇州大學;2015年

10 李潔瑤;超超臨界鍋爐管用鋼焊接接頭蠕變性能研究[D];西安工業(yè)大學;2015年

，

本文編號：864426