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在线性摩擦焊机上进行了TC4/TC17异质钛合金线性摩擦焊实验研究.焊后利用光学显微镜、扫描电镜以及透射电镜等对焊接接头界面微观组织进行了分析.结果表明,线性摩擦焊接头界面结合良好,通过对接头焊缝界面及热机械影响区组织特点的分析发现,在摩擦焊接过程中焊缝区在热力耦合作用下界面温度超过β相变温度,在焊后冷却过程中发生相变再结晶,产生细小的针状组织.焊缝界面的组织过渡区发生明显的再结晶,部分组织产生等轴化甚至球化现象.在再结晶边缘区域位错密度较高,界面组织过渡区没有发现大量位错存在.

关键词: 线性摩擦焊 , 钛合金 , 显微组织 , 再结晶

线性摩擦焊接头形成过程及机理

张传臣 , 张田仓 , 季亚娟 , 黄继华

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.11.007

分析了异质钛合金线性摩擦焊接头焊合线近域组织结构,结合飞边形貌及组织特点,探讨了线性摩擦焊接头的形成机理.结果表明,在线性摩擦焊接过程中摩擦界面温度超过钛合金基体材料相变点,焊后摩擦界面两侧均有高温塑性层残留并发生再结晶,焊缝区为完全再结晶组织,TC11侧焊缝区为细小针状组织,TC17侧焊缝区为亚稳态β组织.异质钛合金线性摩擦接头形成机理研究表明,在线性摩擦焊接过程中以及焊后摩擦界面始终存在,界面两侧的高温黏塑性金属没有发生机械混合,界面两侧原子发生了扩散迁移现象,在接头结合界面处形成扩散过渡区.摩擦焊通过扩散与再结晶的共同作用形成焊接接头.

关键词: 线性摩擦焊 , 界面 , 形成机理 , 扩散

热处理工艺对惯性摩擦焊接头冲击韧性的影响

张海泉 , 张彦华 , 张行安 , 张田仓 , 孙承彬

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2000.12.008

研究了焊后热处理对碳钢惯性摩擦焊接头冲击韧性的影响.结果表明,焊后热处理对惯性摩擦焊接头的冲击韧性有显著影响,采用适当的焊后热处理可以改善接头的冲击韧性.

关键词: 焊后热处理 , 惯性摩擦焊 , 冲击韧性 , 界面区

振幅对线性摩擦焊接头组织及界面原子浓度分布的影响

张传臣 , 黄继华 , 张田仓 , 季亚娟

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.10.009

通过改变振幅对TC11/TC17异质钛合金进行了线性摩擦焊及测温实验.焊后利用光学显微镜、扫描电镜及电子探针分析仪等对飞边、焊接接头微观组织及焊缝界面近域原子浓度进行了分析.结果表明,振幅越大,界面获得的焊接热输入越大,形成的飞边越大.线性摩擦焊接过程中焊缝组织温度超过1100℃,超过β相变温度.飞边组织发生明显的再结晶,界面依然存在且没有发生明显的机械混合.焊缝组织为再结晶组织,再结晶晶粒尺寸随振幅的减小而减小,焊缝中心存在明显的界面,界面处存在扩散过渡区,扩散层厚度随振幅的减小而变窄.

关键词: 线性摩擦焊 , 飞边 , 显微组织 , 再结晶 , 扩散层

TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头性能分析

刘颖 , 张田仓 , 李晶 , 李智渊 , 江乐天

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.z1.025

针对航空发动机整体叶盘典型的TC4和TC17异种钛合金材料,开展其线性摩擦焊工艺试验以及接头拉伸、高周疲劳力学性能的测试和分析.结果表明:TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头焊后经630℃,保温3h的时效热处理后,其拉伸和疲劳性能较好.接头的室温拉伸和高温拉伸强度均介于TC4母材和TC17母材之间,略高于TC4母材的性能;高周疲劳性能达到TC4母材高周疲劳强度的95%以上.

关键词: 线性摩擦焊 , 拉伸性能 , 疲劳性能

FGH96合金惯性摩擦焊过程材料流动行为的数值模拟

姬书得 , 刘伟 , 张利国 , 栾国红 , 张田仓 , 陶军

材料科学与工艺

利用DEFORM软件建立了FGH96合金惯性摩擦焊的三维有限元分析模型,研究了焊接过程中的轴向缩短量变化及材料塑性流动行为的规律.数值模拟结果表明,随着焊接时间的增加,试件轴向缩短量的变化幅度呈现先增加后减小的趋势,这与摩擦界面上材料的流动速度变化规律相同；当焊接过程达到稳态后,摩擦界面两边界附近的材料主要向界面外流动,而中心区域的材料流动方向主要与试件旋转方向相同.

关键词: FGH96合金 , 惯性摩擦焊 , 材料流动 , 数值模拟

TC11钛合金线性摩擦焊界面微观组织演变

郎波 , 张田仓 , 陶军 , 孙成彬

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2012.10.009

为了探明TC11钛合金线性摩擦焊过程中界面金属微观组织演变规律,采用光学显微镜和扫描电镜来研究飞边与接头的微观组织.结果表明,线性摩擦焊界面演变过程可依次分为摩擦磨损、黏着剪切、界面金属形成金属键连接并发生大变形、动态再结晶四个阶段.当摩擦时间足够长时,整个摩擦界面温度趋于均匀,在界面上将形成一层厚度均匀的塑性金属层,α相完全转变为β相,并且初生β相晶粒将发生动态再结晶过程.随着摩擦时间的延长,界面温度升高,初生β相动态再结晶晶粒尺寸增大.

关键词: 钛合金 , 线性摩擦焊 , 微观组织

热处理对TC4/TC17线性摩擦焊接头组织与性能的影响

贺建超 , 张田仓 , 季亚娟 , 张传臣

材料热处理学报

研究了热处理温度对TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接接头的组织和力学性能的影响.结果表明:在焊态下,接头焊合区TC17一侧为亚稳态的β相;TC4一侧为针状马氏体;界面处为细小的针状马氏体组织.经过热处理后,焊合区TC17一侧亚稳态β相析出细小的层片状α相,随着热处理温度的增加α相发生长大,片层厚度增加;焊合区TC4一侧经热处理后显微组织无明显变化.在本实验热处理温度范围内,热处理使焊合区TC17显微硬度增加,但随着热处理温度的升高,显微硬度下降.热处理对焊合区TC4一侧显微硬度无明显影响.

关键词: 异质接头 , 线性摩擦焊 , 微观组织 , 热处理

粉末高温合金FGH96惯性摩擦焊接头常温力学性能分析

何胜春 , 张田仓 , 郭德伦

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2006.03.025

第二代粉末高温合金FGH96是采用损伤容限设计思想研制的新型粉末高温合金,是当前750℃工作条件下满足高推比、高燃效发动机使用要求的涡轮盘、环形件和其他热端部件的理想材料.结合FGH96惯性摩擦焊接头的组织特征和强化相γ′数量分析接头的显微硬度和常温拉伸性能.结果表明,FGH96惯性摩擦焊接头具有良好的常温力学性能.

关键词: FGH96 , 惯性摩擦焊 , 显微硬度 , 常温拉伸性能