电子束焊接线能量对Ti-24Al-15Nb-1Mo合金接头组织性能的影响

电子束焊接：极窄的焊缝和可靠的连接对于很深而且很窄的平面焊缝时，电子束技术是一个非常可靠的工艺。

它可以把角度变形和横向收缩量及其它一些非理想的影响减到最小。

应用电子束焊接的应用涵盖了从薄膜焊接到一次性焊接200mm的工件。

此外它还可以焊接不同的金属材料和这些材料的结合物。

价值在设计机械零件时会面临如何通过选择合适的设计方案以达到节省成本的问题，电子束在这一点上有着很大的潜力。

由于焊接速度很快，电子束技术在电子产品和汽车制造领域的大批量生产中体现出了高度的生产能力。

在对航空航天，造船或铁路行业的一些产品进行单件加工和小批量生产时电子束技术也体现出了它的精确性和可重复性，因为这种工艺带有先进的电子测量和电气控制技术，因此对自动化生产线而言它是一个优化前提。

我们的优势：稳定的焊接技术，经济性，可靠性。

应用领域电子束焊接技术被应用于几乎所有的领域，可以完成标准的和技术要求比较高的焊接任务。

汽车工业：以高度的经济性进行大批量生产，例如：整个动力传动系统（发动机，传动机构）（图1）。

航空航天工业：加工一些技术要求高并有特殊用途的部件，如直升飞机的零部件（图2）或卫星燃料箱。

能源和电子工业：大批量加工铜制品和其它一些接触材料的产品如断路器（图3）。

铁路，造船和医药工业：安全可靠的连接，如德国高速火车的扣环（图4）和适用人体的植入物（图5）。

机器设备制造和食品工业：小批量和大批量加工不锈钢制品以及其它不同的钢的结合物的产品。

可通过电子束焊接重达50吨的工件。

研发：可以实现设计复杂，成本昂贵且高要求的产品的加工，这些产品的材料为钨，铂金等特殊的材料。

过程电子束焊接时会通过电子在加工区域产生必要的能量（通过60-150kV的高压加速）。

束流的形成一直在真空中。

焊接也在真空中进行，有些设备则是在大气环境下实现焊接。

当电子撞击到工件上时，大部分的动能转化成热能，进行焊接。

能量密度在不到0,1mm至2mm的焦点直径范围内达到了105至109 W/cm2。

焊接电流对异种钢焊接接头组织和力学性能的影响随着现代制造业的不断发展，各类异种钢的使用越来越广泛。

但是，异种钢各有特点，不同的钢种之间的焊接易产生焊接缺陷，如裂纹、夹杂物等，从而导致接头的强度下降。

焊接电流是影响焊接接头组织和力学性能的重要因素之一。

本文旨在探讨焊接电流对异种钢焊接接头组织和力学性能的影响。

1.焊接电流对结构组织的影响：(1) 钢铁材料的熔化温度是固定的，电弧能量越大，瞬间加热使钢材表面快速融化的深度越大，熔池的形态和图像也越大；(2) 如果电弧能量过大，元素容易烧蚀，且过热的钢材治疗速度很快，不利于应力的释放，导致钢材组织中出现气孔、焊缝夹杂物等缺陷，进而影响了焊接接头的力学性能；(3) 焊接电流和焊缝深度成正比。

焊接电流越大，焊缝深度越深，焊缝宽度越小。

此时，焊缝的形态呈狭长形，未焊透面积变小，可以实现单面焊接和双面形成的电池的减小。

但是，这也意味着焊接瞬间形成的温度梯度较大，过热和过冷的区域也会影响焊接接头的强度。

(1) 由于异种钢的强度、塑性和硬度等机械性能较为复杂，所以焊接工艺流程一般较为复杂，焊接电流是其中的重要参数。

通常来讲，合适的电流可以使接头强度更高；(2) 焊接电流过大，容易使焊接接头中产生热疲劳区，热疲劳裂纹敏感区的面积增大，强度减小，导致焊接接头的强度下降；(3) 焊接电流过小，熔深不足，焊接接头的表面有较大的凸起度，同时焊接热能也不能达到充分的传递，从而对焊接接头的强度也会造成不利影响；(4) 小电流一般应用于薄板的焊接中，大电流通常应用于厚板的焊接中。

大电流可以使焊接接头的熔深增加，更多的热能在钢材内部转移，使焊接接头的焊缝比较牢固，强度较高。

但是，对于某些焊接接头，过大的电流和过深的焊缝深度也会导致接头出现裂纹，甚至热裂纹，对焊接接头的力学性能造成负面影响；(5) 适当的焊接电流可以使焊接接头具有较好的塑性、延展性和韧性，可以使接头更加稳定和安全。

因此，对于一个合格的焊工来说，合理的电流参数调节可以发挥重要的作用，保证焊接接头的力学性能。

天津大学硕士学位论文电子束局部热处理对焊接接头组织和力学性能影响的研究姓名：张莉申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：张玉凤2002.1.1摹津＾掌硬士掌位－隆文摘要一般电子束焊接接头在焊后都需要进行真空或炉中整体热处理，以改善接头的组织和性能。

电子束局部热处理是一种新型的热处理方式，具有精确度高、灵活性好、效率高、节省能源和提高生产率的优点。

因此探讨该热处理对电子柬焊接接头组织与性能的影响，具有十分重要的实际意义。

本文结合金相分析，研究探讨了焊后电子束局部热处理对３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢电子束焊接接头断裂和疲劳性能的影响；采用小孔法测量了ＢＴ２０钛合金电子束焊接接头，在焊态和焊后电子束局部热处理两种状态下残余应力的分布；同时还对Ｂ，ｒ２０钛合金上述两种状态下焊缝和母材的疲劳性能进行了研究。

舱文主要工作有以下几个方面：通过金相组织分析、拉伸试验、硬度测试和冲击试验等试验手段，研究探讨了焊后电子束局部热处理对３０ＣｒＭｎＳ凇Ａ钢焊接接头组织和力学性能的影响，并与焊后整体热处理状态接头的组织和性能进行了比较。

结果表明，焊后电子柬局部热处理可以在一定程度上改善焊接接头特别是焊缝的组织和综合力学性能。

采用三点弯曲试样，研究探讨焊后电子柬局部热处理对３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢焊接接头断裂韧度（ＣＴＯＤ）的影响，并与焊后整体热处理状态接头的断裂韧度进行比较。

结果发现，焊后电子束局部热处理可以提高焊缝的断裂韧度：同时指出其提高的杌理与焊缝得到的组织密切相关。

采用紧凑拉伸试样，研究探讨了焊后电子束局部热处理对３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢焊缝和母材两区域的疲劳裂纹扩展速率ｄ枷Ｎ和门槛值△Ｋ曲的影响，并与焊后整体热处理状态相应区域的疲劳裂纹扩展速率ｄｇｄＮ和门槛值△Ｋｔｈ进行比较的结果发现，焊后电子束局部热处理可以提高焊接接头的抗裂纹扩展能力。

根据组织分析、力学性能、断裂韧度和疲劳裂纹扩展试验所得到的试验结果，综合评价了电子束局部热处理在３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢上的应用可行性。

RESEARCH随着航空航天、船舶、核能等尖端科技的迅猛发展，对材料的服役性能提出了更高、更加苛刻的要求。

因此，多种材料组合代替单一材料，已经受到广泛的重视[1]。

钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀及断裂韧性强等优点，使其在航空、石化、地质及医疗等领域得到了广泛的应用。

由于钛合金价格昂贵，又限制其进铝钛异种合金电子束焊接接头组织与界面分析曲树平1，2，许海鹰1，王晓军2，桑兴华1（1.中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室，北京 100024； 2.兰州理工大学材料科学与工程学院，兰州 730050）[摘要] 采用真空电子束技术获得了7075铝合金和TC4钛合金异种接头。

分别通过金相显微镜、扫描电镜和能谱分析仪等检测仪器观察了焊接接头的宏观形貌、微观组织特征和元素分布情况，同时分析了过渡层中金属间化合物的形成过程及其影响因素。

试验结果表明：熔合区铝合金侧微观组织以柱状晶、等轴晶组织为主，还有少量的细晶组织，钛合金侧会析出呈针状或片层状的α相和α'相。

由于TiAl 3的自由能最小，在铝焊缝和钛焊缝的界面生成的金属间化合物主要成分为TiAl 3，元素扩散不充分导致少量的TiAl 、TiAl 2等中间相生成，且随着热输入量的增加，金属间化合物层逐渐变厚，但化合物种类不变。

试验结果为铝钛异种合金焊接界面研究提供了借鉴参考。

关键词： 电子束焊接；铝钛异种合金；金属间化合物；微观组织；界面成分Analysis of Microstructure and Interface of Aluminum–Titanium Alloy Electron BeamWelded JointsQU shuping 1,2, XU Haiying 1, WANG Xiaojun 2, SANG Xinghua 1(1. Laboratory of Power Beam Generator, A VIC Manufacturing Technology Institute, Beijing 100024, China; 2. College of Materials Science and Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China)[ABSTRACT] A heterojunction of 7075 aluminum alloy and TC4 titanium alloy was obtained by vacuum electron beam technique. The macroscopic morphology, microstructure and element distribution of the welded joints were observed by metallographic microscope, scanning electron microscope and energy spectrum analyzer. The formation process of intermetallic compounds in the transition layer and its influencing factors were also analyzed. The test results show that the microstructure of the aluminum alloy side of the fusion zone is dominated by columnar crystals and equiaxed grains, and a small amount of fine–grained structure is formed. The α–phase and α' phase of the needle–like or lamellar phase are precipitated on the titanium alloy side. Since the free energy of TiAl 3 is the smallest, the main component of the intermetallic compound formed at the interface between the aluminum weld and the titanium weld is TiAl 3. The insufficient diffusion of elements leads to the formation of a small amount of intermediate phases such as TiAl and TiAl 2, and increases with the heat input. The intermetallic compound layer gradually thickens, but the type of the compound does not change. The test results provide reference for the study of welding interface of aluminum–titanium dissimilar alloy.Keywords: Electron beam welding; Aluminum–titanium dissimilar alloy; Intermetallic compound; Microstructure; Interface compositionDOI:10.16080/j.issn1671–833x.2019.16.074一步的推广[2]。

基本原理绪论1.试述焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别？2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？3.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？4.焊接电弧加热区的特点及其热分布？5.焊接接头的形成及其经历的过程，它们对焊接质量有何影响？6.试述提高焊缝金属强韧性的途径？7.什么是焊接，其物理本质是什么？8.焊接冶金研究的内容有哪些？第一章焊接化学冶金1.焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同？2.调控焊缝化学成分有哪两种手段？它们怎样影响焊缝化学成分？3.焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？4.为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？5.氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？6.手弧焊时，氢通过哪些途径向液态铁中溶解？写出溶解反应及规律？7.氢对焊接质量有哪些影响？8.既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金属中的含氢量反而比酸性焊条少？9.综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。

10.今欲制造超低氢焊条（[H]<1cm3/100g）,问设计药皮配方时应采取什么措施？11.氧对焊接质量有哪些影响？应采取什么措施减少焊缝含氧量？12.保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？13.在焊接过程中熔渣起哪些作用？设计焊条、焊剂时应主要调控熔渣的哪些物化性质？为什么？14.测得熔渣的化学成分为：CaO41.94%、-28.34%、23.76%、FeO5.78%、7.23%、3.57%、MnO3.74%、4.25%，计算熔渣的碱度和，并判断该渣的酸碱性。

15.已知在碱性渣和酸性渣中各含有15%的FeO，熔池的平均温度为1700℃，问在该温度下平衡时分配到熔池中的FeO量各为多少？为什么在两种情况下分配到熔池中的FeO量不同？为什么焊缝中实际含FeO量远小于平衡时的含量？16.既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低？17.为什么焊接高铝钢时，即使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅？18.综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金过程是所起的作用。

焊接电流对异种钢焊接接头组织和力学性能的影响焊接是一种常见的金属连接方法，通过将金属材料加热到熔化状态并将它们结合在一起来形成联合。

焊接可以用于连接相同或不同材料的金属，并且在制造业中有着广泛的应用。

异种钢焊接是其中一种常见的焊接方式，它涉及将不同种类的钢材进行焊接。

在异种钢焊接中，焊接电流是一个重要的工艺参数，它对焊接接头的组织和力学性能有着重要的影响。

本文将探讨焊接电流对异种钢焊接接头组织和力学性能的影响。

1. 异种钢焊接接头的组织焊接接头的组织对其力学性能有着重要的影响。

在异种钢焊接接头中，由于所使用的钢材种类不同，焊接过程中容易出现组织变化和组织不均匀的情况。

焊接电流作为焊接的重要参数之一，对焊接接头的组织具有显著影响。

一般来说，适当的焊接电流可以促进熔池的混合和扩散，有利于改善接头的组织均匀性和织构。

在焊接电流较小的情况下，熔池的混合和扩散能力较弱，容易导致熔渣夹杂和气孔等缺陷的产生，从而影响接头的质量。

焊接电流较小还容易使得焊接接头的热影响区受热不均匀，从而导致热裂纹的产生，进一步影响接头的性能。

在焊接异种钢时，适当提高焊接电流能够有效改善焊接接头的组织均匀性，减少缺陷和热裂纹的产生。

焊接接头的力学性能是评价其质量的重要指标之一。

在异种钢焊接接头中，焊接电流是直接影响接头力学性能的关键参数之一。

适当的焊接电流可以有效提高接头的力学性能，而错误的焊接电流则会导致接头力学性能下降甚至接头失效。

合理控制焊接电流对于保证异种钢焊接接头的力学性能至关重要。

在适当的焊接电流下，焊接接头的力学性能通常能够得到有效提高。

适当的焊接电流能够促进熔池的混合和扩散，减少焊接残余应力和变形，从而提高接头的抗拉强度、屈服强度和延展性。

适当的焊接电流还能够改善接头的晶粒细化和组织均匀性，提高接头的韧性和冲击韧性，增强接头的抗疲劳性能和耐蚀性能。

如果焊接电流过高或过低，都会导致接头力学性能下降。

过高的焊接电流会使得接头的焊缝区受热过度，晶粒粗化，热影响区受到严重影响，导致接头的抗拉强度和韧性降低；过低的焊接电流则会导致接头的焊缝形状不稳定，焊接残余应力和变形较大，导致接头的抗疲劳性能和耐蚀性能下降。

第 23 卷专辑 1 中国有色金属学报 2013 年 12 月 V ol.23 Special 1 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Dec. 2013 文章编号：1004­0609(2013)S1­s0184­05焊接线能量对 TA2 焊接接头组织和性能的影响刘希林，李 炳，胡光远，晏阳阳，闫飞昊，范金伟(中国船舶重工集团公司第七二五研究所，洛阳 471039)摘 要：研究了焊接线能量对TA2焊接接头组织和性能的影响。

采用不同的焊接线能量焊接22 mm厚TA2焊接 接头，对焊接接头显微硬度、拉伸性能、冲击性能、金相组织以及熔敷金属化学成分等进行分析，得出了焊接线 能量对焊接接头组织和性能的影响规律。

研究表明：对于 22 mm厚的 TA2 合金，如果焊接过程控制合理，焊接 线能量对焊接接头组织和性能的影响很小。

关键词：TA2钛合金；焊接接头；线能量；组织；性能中图分类号：TG 407 文献标志码：AInfluence of weld heat input on microstructure andproperties of welded joint of TA2 titanium alloyLIU Xi­lin, LI Bing, HU Guang­yuan, YAN Yang­yang, YAN Fei­hao, FAN Jin­wei(Luoyang Ship Material Research Institute,Luoyang 471039, China)Abstract: The influence of heat input on the structure and performance of weld joint was researched. The Vickers hardness,tensile properties, impact properties, metallurgical structure, and chemical composition of the TA2 welded joint with different weld heat inputs were analysed. The relationship between the properties of the welded joint and the weld heat input during the welding was built. The results show that the weld heat input has little influence on the structure and properties of welded joint of 22mm­thick TA2.Key words:TA2 titanium alloy;welded joint;weld heat input;structure;property近年来，随着钛合金原材料成本的下降，钛合金 高的比强度、无磁性、优良的海洋环境适应性能以及 耐特殊介质腐蚀性能等优势逐步凸显出来，钛合金焊 接结构件在舰船建造、海洋石油工程以及化工行业应 用越来越广泛 [1−4] 。