钛焊缝凝固组织、性能演变和缺陷分析

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文钛焊缝凝固组织、性能演变和缺陷分析专业：冶金工程硕士生：张永超指导教师：张朝晖教授摘要TA10合金具有优异的抗腐能力、良好的力学性能和易于焊接的特点，一般在实际应用中作为抗耐蚀材料，常常被用于化工行业、海洋发电设施、海水净化设施和潜艇等。但是在TA10钛合金在其酸性环境中服役时，在没有达到预期服役时间便在接头处出现损伤，针对TA10合金焊接质量不过关的问题，本文分析研究了10mm厚的TA10钛合金板的TIG焊（钨极氩弧焊）焊接工艺参数以及凝固组织、性能演变，希望为10mm厚TA10板材找到最佳焊接方法，并且对接头组织进行热处理以及热

2、氢处理，探究两种焊后处理对焊接头组织性能的影响。主要结果表明：对TA10焊缝凝固组织研究表明，焊缝区、热影响区的组织由针状α+β、等轴初生α和层片状α+β构成，粗大的原始β晶粒晶界清晰完整。在焊缝中心区域，原始β晶粒内部分布着一些不同取向的细小针状α′相。对焊接接头力学性能研究发现，随焊接电流增加和焊接速度降低，焊缝区和热影响区平均维氏硬度均提高，随焊接电流增大，接头强度有所提高而延伸率却在下降；焊接头拉伸断口呈典型韧性断裂特征。由焊接头力学性能及断口分析，较佳10mm厚的TA10钛合金板材的焊接工艺参数为：焊接电流130A，焊接电压20V，焊接速度为10cm

3、/min。对焊后热处理和氢处理对接头组织研究表明，1）经退火处理，接头宏观形貌中亮白色区域增多，黑色区域减少，焊缝区与热影响区晶粒尺寸依然粗大，且晶界变得模糊；2）经热氢处理，焊接头各区域之间分界线并不分明，热影响区晶粒之间晶界变得模糊，焊缝中心区到母材区的过程中，大晶粒向小晶粒的过渡特征越发不明显；3）充氢焊接头内存在黑色条状和点状氢化物。4）相比原始态焊接头，氢处理接头的硬度峰值点以及整体硬度均比未处理原始焊接态接头硬度略有提高。经过750℃/3h渗氢之后的焊接头与原始焊接头相比，强度提高6.1％，塑性降低66.7％。西安建筑科技大学硕士学位论文焊缝中气孔

4、产生的防治措施主要为以下两个方面：1）限制熔池溶入或产生气体；2）排除熔池中存在的气体。清洁焊接材料，注意焊接环境，充分发挥保护气体作用，寻找最合理的保护气体成分，规则操作，研发更合理的焊接材料等措施来限制气体融入或减少焊接过程中气体的产生；通过控制热输出以及改善焊接参数延长熔池的存在时间，通过某些操作以及新技术增加熔池内金属液体的流动性，强迫气泡溢出等措施将熔池中的气体排出。关键词：TA10合金；TIG焊；显微组织；力学性能；热处理；氢处理西安建筑科技大学硕士学位论文Solidificationstructure,propertyevolutionandwe

5、ldingdefectsanalysisoftitaniumjointsSpecialty:FerrousMetallurgyAuthor:ZhangYongchaoSupervisor:ProfessorZhangZhaohuiABSTRACTTA10alloyshaveexcellentcorrosionresistance,goodmechanicalpropertiesandeasyweldingcharacteristics.Generally,theyareusedasanti-corrosionresistantmaterialsinpracti

6、calapplications,andareoftenusedinchemicalindustry,marinepowergenerationfacilities,seawaterpurificationfacilities,submarinesandsoon.ButwhentheTA10titaniumalloyisinserviceinitsacidicenvironment,thedamageoccursatthejointwithoutreachingtheexpectedservicetime.Inviewoftheproblemthatthewel

7、dingqualityoftheTA10alloyisnotpassed,theparametersofTIGwelding(TIG)welding(TIG)andsolidificationstructureandpropertyevolutionof10mmthickTA10titaniumalloyplateareanalyzedandstudied.Itishopedtofindthebestweldingmethodfor10mmthickTA10plate,andtoheattreatmentandthermalhydrogentreatmento

8、fthejoint,andtoexpl