本文關(guān)鍵詞： 電子束焊接 異種金屬焊接 偏束量 脆性金屬間化合物　出處：《南京理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文主要對(duì)TC4鈦合金與T2紫銅的電子束焊接工藝進(jìn)行了研究,對(duì)電子束焊接工藝參數(shù)進(jìn)行了前期調(diào)試,探究了不同的電子束偏束量對(duì)接頭力學(xué)性能的影響,對(duì)電子束偏銅焊接接頭界面相組成進(jìn)行了研究分析,并且進(jìn)一步研究了添加鈦側(cè)鄰焊工藝和添加銅側(cè)鄰焊工藝電子束焊接接頭界面相組成和力學(xué)性能;同時(shí)也探索了添加紫銅過渡層的TC4-304SS電子束和摩擦焊接工藝。研究獲得了合適的焊接工藝參數(shù)為:加速電壓60kV,電子束流45mA,聚焦電流680mA,焊接速度lOmm/s,并在此條件下調(diào)整不同電子束偏束量進(jìn)行焊接,試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著電子束偏束量的增加接頭抗拉強(qiáng)度先增加,后減小。電子束偏銅焊接接頭被分為鈦合金側(cè)面積非常小的樹枝晶區(qū)、銅側(cè)大面積的枝晶區(qū)和夾在它們之間的最后凝固區(qū)。在銅-肽界面近TC4鈦合金處形成一層寬度約39μm的反應(yīng)層,反應(yīng)層中大部分區(qū)域?yàn)楦汇~區(qū),靠近鈦側(cè)極薄的一層為金屬間化合物層。整個(gè)焊接過程中,Ti元素的擴(kuò)散距離為23μm,在最靠近TC4鈦合金內(nèi)側(cè)的區(qū)域?yàn)镃uTi相,除此之外還存在CuTi_2、Cu_4Ti、Cu_2Ti、Cu_3Ti和Ti_3Cu_4相。接頭強(qiáng)度為162MPa,為脆性斷裂,斷口內(nèi)存在大量的CuTi相。研究結(jié)果表明,添加鈦側(cè)鄰焊工藝后,在反應(yīng)層內(nèi)靠近鈦合金的區(qū)域,枝晶的形態(tài)和生長(zhǎng)方向都有了很大的變化,之前依附于鈦合金基體向著第一道焊接熔池生長(zhǎng)的枝晶幾乎都不存在了,枝晶依附于最后凝固區(qū)域的前沿形核并向著第二道焊接熔池的方向生長(zhǎng),直到未熔鈦合金的邊緣,形成了新的界面形態(tài)。在不同的偏束距離下,添加鄰焊工藝的電子束焊接接頭抗拉強(qiáng)度為210MPa,斷口內(nèi)主要存在CuTi_2相;添加銅側(cè)鄰焊工藝的接頭抗拉強(qiáng)度為84MPa。鈦-鋼焊接工藝試驗(yàn)結(jié)果顯示,不添加中間過渡段時(shí)難以獲得鈦合金與鋼的有效連接,采用電子束先焊接鈦合金與銅,切割預(yù)留出2cm寬的紫銅過渡段,再將其與鋼焊接,接頭強(qiáng)度可以達(dá)到196MPa;添加的銅片厚度為0.5mm時(shí),隨著摩擦?xí)r間的增加,接頭的抗拉強(qiáng)度先增大后減少,抗拉強(qiáng)度最高達(dá)到178MPa。斷裂發(fā)生在鈦-銅界面,在界面處主要存在CuTi相。
[Abstract]:In this paper, the electron beam welding process between TC4 titanium alloy and T2 copper is studied, the parameters of electron beam welding are debugged, and the effect of different beam deflection on the mechanical properties of the joint is investigated. The interface phase composition of electron beam bias copper welding joint is analyzed, and the interface phase composition and mechanical properties of electron beam welding joint by adding titanium side welding technology and adding copper side adjacent welding process are studied. At the same time, the TC4-304SS electron beam and friction welding technology with the addition of copper transition layer were explored. The suitable welding parameters were obtained as follows: acceleration voltage 60kV, electron beam current 45mA, focusing current 680mA, welding speed lOmm / s, and adjusting under these conditions. Welding with different beam deviations, The experimental results show that the tensile strength of the joint increases first and then decreases with the increase of beam beam deviation. The welded joint is divided into dendritic regions with very small side area of titanium alloy. A large area of dendritic zone on the copper side and the final solidification zone between them formed a reaction layer of about 39 渭 m in width near the TC4 titanium alloy at the copper-peptide interface, and most of the reaction layers were copper-rich. The extremely thin layer near the titanium side is intermetallic compound layer. The diffusion distance of Ti element is 23 渭 m during the whole welding process. In the region closest to the inner side of TC4 titanium alloy, there is CuTi phase. In addition, there are CuTi2Che Cu2TiTiTiCu3Ti and Ti_3Cu_4 phases. The strength of the joint is 162MPA, which is brittle fracture. There are a large number of CuTi phases in the fracture surface. The results show that the dendrite morphology and growth direction change greatly in the region near the titanium alloy in the reaction layer after adding titanium side welding technology. Almost none of the dendrites attached to the substrate of the titanium alloy to the first weld pool are present. The dendrites are attached to the front nucleation of the final solidification region and grow towards the second weld pool until the edge of the unmelted titanium alloy. A new interface morphology was formed. The tensile strength of the electron beam welded joints with the addition of adjacent welding process was 210 MPA, and the main CuTi_2 phase existed in the fracture surface. The tensile strength of the joint with the addition of copper side adjacent welding process is 84 MPA. The results of welding process test show that it is difficult to obtain the effective connection between titanium alloy and steel without adding intermediate transition section, and the electron beam is used to weld titanium alloy and copper first. The copper transition section with a width of 2 cm is reserved and welded with steel. The strength of the joint can reach 196MPa. When the thickness of the added copper sheet is 0.5 mm, the tensile strength of the joint increases first and then decreases with the increase of friction time. The tensile strength is up to 178 MPA. The fracture occurs at the interface between Ti and Cu, and the CuTi phase exists mainly at the interface.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG457.1

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