| 题名 | Ti-60钛合金电子束焊接接头的显微组织、力学性能与变形行为 |
| 作者 | 陈志勇 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-05-27 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 杨锐 |
| 关键词 | Ti-60高温钛合金 电子束焊接 显微组织 力学性能 变形行为 蠕变机制 |
| 其他题名 | Microstructure，mechanical property and deformation behavior of electron beam weldment of titanium alloy Ti-60 |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 本文以我国自主研制的600℃高温钛合金Ti-60为实验材料，通过金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等分析手段，结合钛合金焊接冶金学、断裂力学、疲劳及蠕变等方面的理论知识，较系统地研究了Ti-60合金电子束焊接接头的显微组织、力学性能及变形行为，期望为 Ti-60合金电子束焊接接头的可靠性设计提供理论依据，并为其工程应用奠定基础。 Ti-60合金电子束焊接接头由熔合区、热影响区和母材区组成，焊接过程中极快的冷速导致焊缝熔合区和热影响区发生了非扩散型的马氏体相变，生成了大量的α′马氏体相，相邻的马氏体板条之间存在着晶体学取向差异。焊接接头熔合区稀土相的形貌和分布与母材区及热影响区存在显著不同，熔合区的稀土相颗粒较细小，颗粒尺寸大约为100nm~200nm，呈球状或椭球状，优先在柱状晶晶界上析出；随着稀土元素Nd含量的增加，熔合区边部的稀土相颗粒沿柱状晶晶界或在柱状晶内呈线性析出，而熔合区中心的稀土相颗粒呈弥散析出。研究还发现，焊后热处理对熔合区的稀土相尺寸及分布规律没有明显影响。 焊缝熔合区及热影响区在拉伸实验中的抗变形能力均强于母材区，焊接接头的室温拉伸试样均断裂在母材区，室温拉伸塑性略低于母材。焊后热处理对焊接接头的室温拉伸强度没有明显影响。焊后双重热处理（Duplex-PWHT1）可以消除焊缝中的马氏体组织，提高熔合区和热影响区的室温拉伸塑性，但对整个焊接接头塑性的改善作用较小；较高温度的焊后热处理（Duplex-PWHT2）改变了母材区的显微组织，使焊接接头拉伸试样发生沿晶断裂的倾向增大，降低了焊接接头的拉伸塑性。焊接接头的室温冲击韧性主要取决于熔合区的显微组织，焊后双重热处理（Duplex-PWHT1）使得熔合区的马氏体组织完全分解，可以显著提高焊接接头的室温冲击性能。 焊接接头的600℃拉伸试样均断于母材区，并以穿晶断裂为主，拉伸强度与母材区相同，焊接接头的延伸率比母材区下降了约四分之一。焊接接头的600℃持久试样断裂位置与外加应力有关，当外加应力小于550MPa时，持久变形机制为扩散控制的位错攀移机制，试样断裂于熔合区；当外加应力大于550MPa时，持久变形主要受位错滑移机制控制，持久试样断裂于母材区。焊接接头的600℃高周疲劳裂纹易萌生于母材区的表面或次表面，母材区的位错运动以贯穿整个板条集束的位错滑移为主，滑移距离较大；熔合区的位错运动局限于单个的马氏体板条内部，位错运动特征为攀移+少量滑移。 熔合区中的马氏体相是导致焊接接头持久性能下降的主要因素，当焊后热处理温度在700oC~900℃之间时，焊缝熔合区的马氏体相分解较少，焊接接头的持久寿命较低；通过较高温度（980℃~1050 ℃）的焊后热处理，熔合区的马氏体相完全分解，焊接接头的持久寿命增加了一倍以上。熔合区和母材区的蠕变行为主要与扩散控制的位错运动有关，熔合区的蠕变变形主要由位错攀移控制，母材区的蠕变变形主要由位错攀移及固溶原子气团拖曳有关的位错运动控制；除了位错运动控制的蠕变，界面滑移蠕变机制在焊缝熔合区的蠕变变形中也起重要作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 114 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17105]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈志勇. Ti-60钛合金电子束焊接接头的显微组织、力学性能与变形行为[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008. |
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