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1、 第 28 页目 录摘要Abstract第一章 绪论51.1钛合金主要的焊接工艺介绍51.2闪光焊介绍61.2.1闪光焊的发展61.2.2闪光焊的工艺71.2.3闪光对焊设备81.2.4闪光焊总结81.3钛合金的分类及性能91.3.1钛合金的分类91.3.2钛合金的热学、力学性能101.3.3钛合金的化学性能111.4 TA19微观组织的研究现状111.5 本文主要研究内容及目的14第二章 实验条件与方法142.1 实验设备142.2实验材料152.3实验方案设计17第三章 TA19焊接接头的再结晶行为研究183.1、TA19焊缝周围组织及再结晶行为193.2、TA19固溶时效后对硬度的影响2
2、13.2.1 TA19焊缝周围组织的硬度变化213.2.2固溶时效对焊缝组织的再结晶及硬度影响22第四章 实验总结23参考文献24致 谢25摘要钛是一种性能优良的材料，其发展时间较短，却获得广泛的重视，并应用于航空航天的国家重要战略民用或军用产品中，其制造的发动机结构件质量轻，性能好，耐高温耐腐蚀。TA19是钛合金中一种近合金，其焊接性能较好，基体的力学性能也较为优良。在制造截面积较大的钛合金结构件中，经常使用闪光焊对TA19进行焊接，其焊接变形小、杂质少、对环境要求不苛刻，焊接出的构件缺陷少，故研究闪光焊对TA19再结晶行为影响有着重要的实际意义。本文通过对试样进行焊接，将试样切割成3块，并
3、对后两块进行固溶和固溶时效处理。并对三块试样进行金相拍摄，硬度测试，以研究焊接过程对TA19微观组织的变化，以及组织变化对硬度性能的影响。主要结果如下：1、 焊接接头部分得到了魏氏组织，并在距离焊缝1.5mm内左右都存在这种组织。这种组织的塑性较差、断裂韧性差，但是强度较好。随着距离焊缝越来越远，相的球化现象越来越明显，但是受到顶锻力的影响，相取向倾斜且互相平行。并最终在焊缝4mm处，相完全球化，看到了基体组织。焊缝的热影响区内，组织的各个部分硬度大体相同，都介于350GPa到380GPa之间，且在距焊缝2mm处焊缝硬度达到最大。2、固溶时效处理后，焊缝周围组织由魏氏组织，再结晶形成网篮组织。
4、时效过后的组织平均硬度得到较大提高，并在距离焊缝1到2mm处硬度达到最大。但是平均硬度变化差别并不大。所以固溶时效对焊缝的性能提升有较大帮助的。关键词：TA19钛合金、闪光焊、再结晶、固溶时效AbstractTitanium is an excellent material, the development time is shorter, has gained wide attention, and applied to aerospace important strategic civil or military products, the quality of its structure
5、 light engine manufacturing, good performance, high temperature preservative. TA19 is in a near titanium alloy, good weldability, mechanical properties of the matrix is relatively good. In the manufacture of large cross-sectional area of the titanium alloy structure, often using flash welding of TA1
6、9 welding, welding deformation small, fewer impurities, environmental requirements are not demanding, less welding defects out of the member, so research flash welding of TA19 again crystallization behavior has important practical significance.Based on a sample weld, the sample was cut into three, t
7、wo solid solution and solid solution and aging treatment. And three samples were taken microstructure, hardness testing, the welding process in order to study the microstructure of TA19 changes, organizational changes and the impact on the hardness properties. The main results are as follows:1、 Weld
8、ed joints have been part Widmanstaten and there are such organizations within the distance around the weld 1.5mm. Poor plasticity of such organizations, the fracture toughness is poor, but good strength. As more and more away from the weld, the ball of -phase phenomenon more and more obvious, but af
9、fected by upsetting force, -phase orientation inclined parallel to each other. And eventually finished in the weld at 4mm, phase of globalization, saw the matrix organization. Weld heat-affected zone, the various parts of the organization substantially the same hardness, are between 350GPa to 380GPa
10、, and at 2mm away from the weld seam hardness maximum.2、 after solution and aging treatment, the tissue around the weld Widmanstaten recrystallization basket formed organization. The average hardness after aging organization has been greatly improved, and the hardness of 1 to 2mm at maximum distance
11、 from the weld. But the average change in hardness difference is not large. So Solution Aging on the weld performance of great help.Keywords: TA19 titanium alloys、Flash welding、Recrystallization、Solution and aging第一章 绪论钛是一种较新的材料。上世纪五十年代初期，当时一个突出的问题是已有的轻质合金材料远远不能满足飞机结构件和喷气发动机不见对温度的要求，促使人们对钛重视起来。与普通合金
12、相比，钛的比重轻，而熔点高，目前已经被广泛应用在先进的科学技术中（从关键的导弹和飞机构建到抗腐蚀的阳极化处理的机架）的各个使用部门。上世纪五六十年代，钛合金主要用于航空发动机的研究。而七十年代开始，人们开发了新型钛合金，这种钛合金耐腐蚀性较以往有很大的提高。八十年代以来，钛合金的耐蚀性能又得到了更大的发展。钛以及钛合金主要用于航空、航天飞机的喷气式发动机的结构件。我国现在大力发展航空航天工业，TA19被合金大量应用于导弹、卫星、发动机等重要战略工业产品中。我国自主研发的东风导弹也同样使用了钛合金。所以研究钛合金，对国家发展、国家安全有很大意义。在焊接产品的过程中，研究钛合金的微观形态有助于了解
13、合金变化过程，调整工艺，制造比强度更高，缺陷更少，塑形更好的钛合金，因此本文重点研究TA19合金在焊接过程中的再结晶行为，以望使焊接区缺陷更少，制造更优秀的产品。1.1钛合金主要的焊接工艺介绍 在制造航空航天飞机的结构件中，不少结构件的尺寸很大，无法做到一体成型，需要对两块或者多块钛合金进行焊接处理，所以钛合金的焊接研究是重要且不可避免的。而焊接过程就意味着基体组织的改变，有可能产生新的缺陷。在去的60年里，钛合金的焊接工艺突飞猛进，可以选用的焊接方法有很多，而钛合金本身的热敏感性并不高，多种焊接方法实用效果都较好，我们简单介绍几种钛合金的焊接方法，包括熔焊、点焊、对焊、冷焊，并着重研究闪光焊
14、对钛合金焊缝处的组织结构性能的影响，以及缺陷的去除。1.1.1钛合金主要焊接方法的简单介绍 熔焊：熔焊是所有焊接方法中最普通的一种，它在钛基材料方面的应用，已经收到广泛的注意。由于钛能与氧、氮、碳和氢发生反应而脆化，故不能使用火焰焊接法。必须采用电弧焊接法。由此发展了两种不同的技术，一个事普通惰性气体保护罩电弧法的扩展，而另一种是在充满惰性气体的箱内进行焊接操作，使焊缝完全不被气体沾污。其选用的方法又材料的大小决定。应当注意的是，惰性气体氛围中，如果氧和氮的量超过了0.25，则足以引起焊接接头的严重脆化。 点焊：可以在工业钛板及其合金板内形成优质的焊点，这是由于钛具有低的热导率、低导电率、低膨
15、胀系数，以及在各不相同的焊接条件下仍可得到满意的结果。点焊不需要保护气氛，重要的是待焊接的金属表面必须洁净。材料必须脱脂，如果进行酸洗，虽非必要，但更可靠一些。 冷焊：冷焊这个过程取决于基体金属和它的氧化物皮层之间的延展性差异，因为这个过程是使两片彼此紧密接触的待焊接金属变形，从而合二为一，所以表面上的氧化膜必须破裂，然后焊缝才暴露出清洁的金属。钛冷焊时达到这点要求所需要的变形程度比铝所需要的大，但是考虑到其变形程度的范围，要运用到工业中，可行性不高，所以时至今日，冷焊仍然为被大量运用到工业当中。 对焊即对接电阻焊。这是一种常见的焊接方式，包括电阻对焊和闪光对焊两种。对于钛来说，对接电阻焊不论在保护气氛下，或不在保护气氛下，都能有效地进行。对焊时，材料中发生变形，晶粒细化，因此对焊的优点是能消除由于晶粒成长而导致的延展性降低问题。这种经历长大现象常在其他焊接操作中遇到。虽然使用保护气氛，可以改进焊缝的品质，但由于一部分被大气沾污的最严重的液态钛，在此种焊接过程中，从焊缝中被挤出，故使用保护气氛的作用并不十分重要。整体来看，使用对接电阻焊，其焊缝的质量较好，既没有夹杂物，也没有气孔。而闪光焊由于其优秀性能，低污染等优点，被广泛应用在钛合金的焊接过程中。本文讨论的即此种焊接。闪光焊可以分为连续闪光焊和预热闪光焊。连续闪光焊，分为闪光阶段和顶锻阶段。预热闪光对焊只闪光阶段只是在闪
