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TC4钛合金线性摩擦焊接头组织结构分析

作　者: 陈燕
导　师: 任瑞铭
学　校: 大连交通大学
专　业: 材料加工工程
关键词: TC4钛合金线性摩擦焊显微组织动态再结晶亚结构
分类号: TG407
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

航空发动机的推重比对于提高飞机作战性能至关重要，而发动机重量的减轻是提高推重比的关键因素。线性摩擦焊接作为一种高效的、先进的、精密连接方法，应用于钛合金整体叶盘的制造中，把发动机转子的叶片和轮盘焊接成一体，使发动机的重量大大减轻。而且更加节省材料，使制造成本降低，同时还便于叶片的更换与维修。这样一来，焊接工序的精度及焊缝的质量就会直接影响到整体叶盘的性能和工作可靠性。本课题通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对TC4钛合金线性摩擦焊接头微观组织和亚结构进行观察和分析。同时还对焊接接头的硬度分布进行测试。试验结果表明:线性摩擦焊接头由母材区、热机影响区、焊核区组成。热机影响区随着距离焊缝中心距离的远近呈现出梯度组织，根据组织不同可将热机影响区分为A、B、C三区，A区组织为等轴α相和层片状（α+β）沿受力方向被拉长组织、B区组织为变形组织、等轴α再结晶组织和焊接过程中产生的少量次生α、C区为α再结晶和针状马氏体组织。焊核区组织主要是针状马氏体，在局部区域马氏体位向趋于一致。对接头组织的动态再结晶过程分析表明：在热机影响区只有α相发生动态再结晶，再结晶晶粒直径大约为1μm左右。焊核区的针状马氏体是由β相再结晶晶粒相变转化得到的。接头组织的亚结构也是形态各异，热机影响区的亚结构主要以位错为主，还有少量的层错和孪晶。焊核区马氏体的亚结构主要有孪晶和低密度的位错。硬度测试表明：焊接头焊核区纵向由中心向边缘硬度逐渐降低，中心硬度约为390HV，边缘为330HV。接头横向自母材至焊缝中心，硬度由大约360HV逐渐增大到390HV左右。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-23
  1.1 本课题研究背景与意义  9-10
  1.2 航空发动机整体叶盘的发展  10-16
    1.2.1 概述  10-11
    1.2.2 整体叶盘的加工方法  11-12
    1.2.3 钛合金的发展现状及应用范围  12-13
    1.2.4 钛合金在国内外航空航天工业的应用与发展  13-14
    1.2.5 钛及钛合金的分类及主要特点  14-16
  1.3 线性摩擦焊的发展及应用  16-21
    1.3.1 概述  16-17
    1.3.2 线性摩擦焊原理及过程  17-18
    1.3.3 线性摩擦焊技术发展及国内外发展现状  18-21
    1.3.4 线性摩擦焊焊接整体叶盘的技术优势  21
  1.4 本课题的主要研究方法与内容  21-23
第二章试验材料及方法  23-28
  2.1 试验材料  23-24
  2.2 试验方法  24-27
    2.2.1 线性摩擦焊接试验  24-25
    2.2.2 光学显微镜及扫描电镜试验  25
    2.2.3 透射电镜试验  25-26
    2.2.4 硬度试验  26-27
  本章小结  27-28
第三章试验结果与分析  28-71
  3.1 TC4 钛合金线性摩擦焊接头显微组织  28-46
    3.1.1 焊接工艺及其影响  28
    3.1.2 焊接接头区域划分  28-30
    3.1.3 母材组织  30-32
    3.1.4 热机影响区组织  32-40
    3.1.5 焊核区组织  40-46
  3.2 焊接接头动态再结晶组织的形成  46-53
    3.2.1 热机影响区再结晶组织  47-51
    3.2.2 焊核区再结晶组织  51-53
  3.3 焊接接头组织亚结构  53-68
    3.3.1 母材组织亚结构  53-55
    3.3.2 热机影响区组织亚结构  55-65
    3.3.3 焊核区组织亚结构  65-68
  3.4 焊接接头硬度分布  68-70
  本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-74
攻读硕士学位期间发表的学术论文  74-75
致谢  75-76

TC4钛合金线性摩擦焊接头组织结构分析

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