摩擦压力对异质钛合金线性摩擦焊接头界面组织的影响
焊接方法对钛合金板焊接接头组织性能的影响研究
2023年 5月下 世界有色金属129前沿技术L eading-edge technology焊接方法对钛合金板焊接接头组织性能的影响研究王 刚（西安核设备有限公司，陕西 西安 ７１００２１）摘 要：本文通过对不同焊接方法下钛合金板接头组织性能展开研究，对比分析了氩弧焊、冷焊、激光焊、电子束焊以及电阻点焊之间的异同之处，对使用各焊接方法的焊接接头进行强度、硬度、塑性、韧性对比，综合判断各焊接方法的优缺点与适用环境。
实验结果表明：氩弧焊最好使用ＴＡ１８焊丝，接头强度平均值为９８２．５ＭＰａ，伸长率为７．５％，强度和塑性匹配良好；冷焊焊缝区硬度小于热影响区，且不宜发生变形，平均接头强度为９７４．５ＭＰａ；激光焊接头伸长率与母材相似，平均接头强度为９５６．５ＭＰａ；电阻点焊接头的剪切应力与薄板件厚度、焊接电流强度和通电时间等因素正向相关。
综合分析发现，对焊接质量要求较高的，需要使用高精度的电子束焊接。
关键词：ＴＣ４钛合金；焊接方法；金相组织；组织性能中图分类号：ＴＧ４５７．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１０－０１２９－３Study on the Effect of Welding Methods on the Microstructure andProperties of Titanium Alloy Plate Welding JointsWANG Gang（Ｘｉ＇ａｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｘｉ’ａｎ ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｐｌａｔｅ ｊｏｉｎｔｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ， ｃｏｍｐａｒｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｒｇｏｎ ａｒｃ ｗｅｌｄｉｎｇ， ｃｏｌｄ ｗｅｌｄｉｎｇ， Ｌａｓｅｒ ｂｅａｍ ｗｅｌｄｉｎｇ， ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｗｅｌｄｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｓｐｏｔ ｗｅｌｄｉｎｇ， ｃｏｍｐａｒｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ， ｈａｒｄｎｅｓｓ， ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ｏｆ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔｓ ｕｓｉｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ， ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｊｕｄｇｅｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＴＡ１８ ｗｅｌｄｉｎｇ ｗｉｒｅ ｉｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃｈｏｉｃｅ ｆｏｒ ａｒｇｏｎ ａｒｃ ｗｅｌｄｉｎｇ， ｗｉｔｈ ａｎ ａｖｅｒａｇｅ ｊｏｉｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ９８２．５ＭＰａ ａｎｄ ａｎ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｏｆ ７．５％． Ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｍａｔｃｈ ｗｅｌｌ； Ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｗｅｌｄｅｄ ｓｅａｍ ａｒｅａ ｉｓ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｚｏｎｅ ａｎｄ ｓｈｏｕｌｄ ｎｏｔ ｕｎｄｅｒｇｏ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｊｏｉｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ ９７４．５ＭＰａ； Ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ｉｓ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ ｔｈａｔ ｏｆ ｂａｓｅ ｍｅｔａｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｊｏｉｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ ９５６．５ＭＰａ； Ｔｈｅ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｓｐｏｔ ｗｅｌｄｉｎｇ ｊｏｉｎｔｓ ｉｓ ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｆａｃｔｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｉｎ ｐｌａｔｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ， ｗｅｌｄｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ， ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ， ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｏｓｅ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｗｅｌｄｉｎｇ．Keywords: ＴＣ４ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ； Ｗｅｌｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ； Ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ； Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ收稿日期：２０２３－０３作者简介：王刚，男，生于１９７８年，汉族，陕西西安人，本科，工程师，研究方向：焊接工艺及焊接技能培训。
TC4-DT_钛合金线性摩擦焊接头组织特征及其形成机制
TC4-DT 钛合金线性摩擦焊接头组织特征及其形成机制郭震国1, 马铁军1*, 李 菊2, 李文亚1, 周 辉1（1．西北工业大学 材料学院 陕西省摩擦焊接工程技术重点实验室, 西安 710072；2．中国航空制造技术研究院 航空焊接与连接技术航空科技重点实验室, 北京 100024）摘要：研究TC4-DT 损伤容限型钛合金线性摩擦焊(linear friction welding ，LFW)接头的组织特征及形成机制。
利用光镜和扫描电镜对接头各区域微观组织进行表征，利用显微硬度计测试接头的显微硬度分布。
结果表明：接头焊缝区(WZ)发生动态再结晶，焊接过程中WZ 温度超过β转变点，焊后快冷的条件下发生了β→α′及β→α两种相变并析出了大量α′马氏体以及二次层片α；TC4-DT 钛合金母材(BM)组织具有较高的变形抗力，使得接头形成的热力影响区(TMAZ) 较窄。
TMAZ 内组织在强烈的热力耦合作用下拉长变形并破碎，焊后快冷的条件下析出少量α′马氏体及大量二次层片α；毗邻TMAZ 的热影响区(HAZ)基本保留了BM 不同位向的α集束的组织特征，但受热的影响α集束内α/β相界两侧元素相互扩散，层间β消耗，初生α长大；WZ 组织的细晶强化和第二相强化，TMAZ 组织的应变强化和第二相强化，以及HAZ 内α相的长大使得接头上述区域显微硬度均高于BM 。
关键词：TC4-DT ；线性摩擦焊；微观组织；形成机制doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000111中图分类号：TG456.9 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2022)01-0068-06线性摩擦焊 (linear friction welding ，LFW)可实现非轴对称复杂截面金属构件的固相连接[1-3]，已经成为航空发动机整体叶盘制造与修复的核心技术[4-5]。
目前国内外围绕整体叶盘用航空钛合金(TA19、Ti17等)LFW 开展了大量实验研究[6- 7]。
TC4-DT钛合金线性摩擦焊接头组织和力学性能分析
TC4-DT钛合金线性摩擦焊接头组织和力学性能分析刘颖;张传臣;张田仓【摘要】针对飞机用典型的TC4-DT钛合金线性摩擦焊接头,开展组织及接头的拉伸、冲击和低周疲劳等力学性能测试.结果表明:TC4-DT钛合金线性摩擦焊接头经过700℃+保温3h的热处理后,接头的室温和高温抗拉强度达到母材的97%以上,室温和低温冲击性能略高于母材,室温低周疲劳性能与母材相当,具有良好的综合力学性能.%The Microstructure, tensile strength, impact property and low-cycle fatigue testing properties were studied for TC4-DT liner friction welded (LFW) joint of the aircraft. Test results show that an excellent properties of weld joint can be obtained after post-weld heat treatment (temperature: 700℃ , longtime: 3h). The room and high tensile strengths of TC4-DT LFW joint can reach more than 97% of TC4-DT base metals, and the impact property of the weld joint is slightly higher than the base metal, the low-cycle fatigue property is close to the TC4-DT base metals.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)022【总页数】4页(P83-86)【关键词】TC4-DT钛合金;线性摩擦焊;力学性能【作者】刘颖;张传臣;张田仓【作者单位】中国航空制造技术研究院航空焊接与连接技术航空科技重点实验室,北京 100024;中国航空制造技术研究院航空焊接与连接技术航空科技重点实验室,北京 100024;中国航空制造技术研究院航空焊接与连接技术航空科技重点实验室,北京 100024【正文语种】中文TC4-DT钛合金是为了满足新一代飞机对长寿命、高损伤容限和良好耐久性的设计需求，在TC4钛合金基础上，通过成分设计优化、纯净化熔炼和β热加工工艺等途径，改善合金损伤容限性能，使其成为具有900MPa强度级别和高断裂韧性的损伤容限型两相钛合金[1]。
TC4钛合金线性摩擦焊接头的冲击韧性及断口特征
第27卷 第6期2007年12月航 空 材 料 学 报J OURNA L O F A ERONAU T ICAL MAT ER I AL SV o l 27,N o 6 D ecember 2007TC4钛合金线性摩擦焊接头的冲击韧性及断口特征马铁军1, 张学军2, 杨思乾1, 张 勇1, 张云霞1(1 西北工业大学材料学院,西安710072;2 北京航空材料研究院,北京100095)摘要:在自制的XMH 160型线性摩擦焊机上利用先期试验优化的规范参数进行TC4线性摩擦焊接试验。
对焊后试件进行冲击试验研究,冲击试件基本沿母材断裂。
观察冲击试件的宏观和微观断口,并分析接头的金相组织。
结果表明,焊缝超细晶组织所具有的高断裂应力是焊接接头冲击韧性值高于母材的主要原因。
关键词:TC4钛合金;线性摩擦焊;冲击韧性;断口中图分类号:TG453+ 9 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2007)06 0040 05收稿日期:2006 12 14;修订日期:2007 03 28基金项目:航空科学基金资助项目(20061153015)作者简介:马铁军(1972 ),男,副教授,主要从事压力焊理论与质量控制方面的研究工作,(Em a il)m atiejun@n wpu edu cn 。
线性摩擦焊(LF W )是使两焊件产生相对直线往复摩擦运动,在热 力耦合的作用下获得固相接头的一种焊接方法。
它扩展了摩擦焊接方法的应用领域,可实现非圆截面构件的摩擦焊接,具有固相焊接的一系列优点,能在无保护条件下获得钛合金等有色金属的高质量焊接接头。
国外已将线性摩擦焊技术成功用运于航空发动机整体叶盘制造与维修中[1]。
TC4钛合金是制造航空发动机叶盘的重要材料,国外已有一些关于TC4钛合金线性摩擦焊方面的研究报导。
研究表明[2],TC4钛合金线性摩擦焊接头的静态机械性能,如抗拉强度 b 、屈服强度 s 、延伸率 5及断面收缩率 均超过了母材。
TC4_TC17异质钛合金线性摩擦焊残余应力控制_陈先民
(b) 距表面 2mm 位置的应力分布比较
图8
内部应力比较
从图 9 看出，经热处理后，1#试件纵向应力比未热处理件明显降低，中部峰值应力从未热处理前的 300MPa 降为约为 60MPa，距表面 2mm 位置峰值拉伸应力从未处理前的约 500MPa 降低为约 120MPa；2# 试件的峰值应力进一步降低，中部拉伸应力约为 12MPa，距表面 2mm 位置的峰值拉伸应力约为 35MPa， 且整个试件的中部位置线应力分布基本一致；1-2#，3#和 4#试件的测试应力峰值值约为 0MPa，并且整个 试件的应力分布基本一致。测试得到的应力计算结果趋势与切割面轮廓变化趋势完全一致。从消除应力角 度考虑，可以认为 1-2#，3#和 4#试件的热处理效果最好，两试件的测试应力几乎为 0。
Abstract: The internal welding residual stress is measured using contour method for a linear friction welded dissimilar titanium alloy TC4/TC17 joint. The stresses normal to the cutting plane is obtained by elastic FEM. Postweld heat treatments are conducted to the welded samples with 5 degrees of temperature. The residual stress is compared with those in the original specimen without heat treatment. The comparisons show that the residual stress nearly vanished when the temperature of postweld heat treatment is larger than 630 degree centigrade. Key words: linear friction welding; residual stress; contour method; heat treatment
TC4钛合金线性摩擦焊接头的组织与硬度分析
TC4钛合金线性摩擦焊接头的组织与硬度分析陈燕;赵秀娟;刘鹏涛;陈春焕;任瑞铭【摘要】TC4 alloy was welded by linear friction welding process. Microstructure of the joint was analyzed, and microhardness distribution of the joint was tested. The results showed that the welded joint can be divided into three zones： base metal zone, thermo affect zone （TMAZ）and weld zone. The mierostructure of TMAZ are consist of equiaxed α and lamellar （α＋β） be elongated in forced direction, fibrous and recrystallized （α and β）microstructure, acicular α＇ and a little recrystallized α from near base metal to weld center. The microstructure at the weld zone is acicular α＇. The size of α＇ gradually becomes thicker from center to edge. The microhardness gradually increases from about 360 HV to 390 HV from the center to base metal in the direction perpendicular to the weld seam. Longitudinal microhardness of the weld zone gradually reduces to about 330 HV from the center to edge.%采用线性摩擦焊焊接TC4钛合金，对焊态下接头的显微组织及硬度进行了分析与测试。
TC11_TC17钛合金线性摩擦焊接头组织与性能
[摘要] 针对航空发动机钛合金整体叶盘的典型材料TC11和TC17开展对异种钛合金线性摩擦焊的研究，其中包括飞边形貌、接头组织及拉伸性能等。
研究结果表明：TC11/TC17异种钛合金线性摩擦焊沿振动方向的飞边较长；焊接接头明显分为3个区域：母材、热机械影响区和焊缝区，其中TC11母材为双态组织、TC17母材为网篮组织、热机械影响区的组织沿着受力方向被拉长，焊缝发生了动态再结晶，组织为等轴晶。
拉伸测试结果表明：接头的抗拉强度及屈服强度能达到与TC11等强，拉伸试样均断在TC11母材一侧，随着测试温度提高，强度呈线性下降趋势；而断面收缩率均超过TC17母材，随着测试温度提高，变化不明显。
关键词： 线性摩擦焊 钛合金 组织 性能[ABSTRACT] The linear friction welding(LFW) process of dissimilar titanium alloys used in aeroengine blisks made of, TC11 is TC17, is studied. The joints mor-phology, microstructure and tensile properties are observed and tested. The welding fl ash of TC11/TC17 LFW joint is longer along the oscillating direction than that along the non-oscillating direction. The joints include three appar-ent zones, base metal (BM), thermal-mechanical affected zone (TMAZ) and welding zone (W). The TMAZ micro-structure are elongated along the stress direction, whereas recrystallization occurrs and equiaxial structure is formed in the weld zone.Tensile tests show that the tensile strength values of the joints are equal to those of the TC11 BM, and all the specimens break at the TC11 side. The tensile strength val-ues decrease when the testing temperature rises. The joint percentage reduction of area is higher than those of TC17 BM, and has no obvious variation as the testing tempera-ture rising.Keywords: Linear friction welding Titanium al-loy Microstructure Mechanical property 整体叶盘是20世纪80年代中期西方发达国家在新型航空发动机设计中采用的最新结构和气动布局形式，代表了第四代、第五代高推重比航空发动机技术的发展方向，具有减重、简化结构、增效等优点。
TC4钛合金线性摩擦焊接头组织及残余应力分布特征
TC4钛合金线性摩擦焊接头组织及残余应力分布特征张杰;张田仓;陆业航;张庆云;李菊【摘要】Using microscopy and X ray dif-fraction technology, a detailed investigation on the micro-structural and residual stress distribution in linear friction welded Ti–6Al–4V is performed. The results show that, during welding process, the equiaxedαand transformedβin thermo-mechanically affected zone is elongated and broken, and the microstructure in welded zone is ultra-ifne grain. Residual stress distribution of the joint only has tensile stress zone in one side, compared with the other side which contains both tensile stress zone and compress stress zone. In the transverse section of welding line, re-sidual stress in transverse direction presents V and W type distribution patterns at the center of welding line and at both ends of welding line respectively. While, in the lon-gitudinal section of welding line, high tensile stress in the central part is the distribution characteristic of longitudinal direction of residual stress, changing to compress stress near both ends of welding line gradually.%使用光学显微镜和X射线衍射法对TC4钛合金线性摩擦焊接头组织和残余应力分布特征进行研究。
钛合金TC4线性摩擦焊的工艺探索
钛合金TC4线性摩擦焊的工艺探索本文对钛合金TC4(Ti-6Al-4V)的线性摩擦焊进行了初步研究，分析了焊接工艺参数对热输入和焊接质量的影响，指出了线性摩擦焊飞边的特点及其形成原因；对典型焊件的显微组织进行了观察分析；指出按照焊合界面附近的变形程度可以将其分为完全变形区、部分变形区和未变形区。
0 序言钛合金作为一种新材料,在航空、航天、电力、汽车和海洋等许多部门得到广泛应用，其中尤以TC4(Ti-6Al-4V)用途最广泛。
TC4属于典型的α+β两相钛合金，由于其具有较高的比强度、优良的综合机械性能、塑性和冲击韧性,已经成为制造航空发动机制造中不可或缺的重要材料。
在TC4焊接方面，采用传统焊接方法容易产生气孔、氧化等焊接缺陷。
线性摩擦焊是20世纪90年代中期兴起的一种新型固态焊接技术，它突破了旋转式摩擦焊对被焊工件外形轴对称的限制，大大的扩展了摩擦焊接的应用领域[1]。
线性摩擦焊具有自清理、自保护的作用。
目前，国内还未见到关于钛合金TC4线性摩擦焊的报道。
本文主要研究探讨了在钛合金TC4线性摩擦焊过程中，有关工艺参数对接头质量和显微组织的影响。
1 试验材料采用钛合金TC4（Ti-6Al-4V）轧制板材。
试样尺寸为13mm×8mm×45mm的长方体，焊接面(13mm×8mm)为线切割面。
试验采用设备是西北工业大学自制的线性摩擦焊机。
采用的工艺参数为：振动频率13.6～43Hz，摩擦压力2.75～3.2atm(压力表指示值)，顶锻力2.8～3.4 atm(压力表指示值)，摩擦时间10～20s，振幅2mm。
金相分析在NEOPHOT-Ⅰ型显微镜下进行。
焊后试件沿面Ⅰ、面Ⅱ(如图1所示)剖开，通过剖面Ⅰ、面Ⅱ可以分别观察到摩擦横截面（与试件往复运动方向垂直）和纵截面（与试件往复运动方向平行）这两个方向上的焊缝形状。
2 结果分析讨论2.1工艺参数对焊缝质量的影响通过对焊接过程和接头质量的观察分析，可以发现：摩擦压力和往复运动频率是焊接热输入的主要影响因素。
摩擦焊介绍全解
摩擦焊焊接工艺特点
（1）焊接施工时间短，生产效率高。 （2）焊接热循环引起的焊接变形小，焊后尺寸精度高，不 用焊后校形和消除应力。 （3）机械化、自动化程度高，焊接质量稳定。当给定焊接 条件后，操作简单，不需要特殊的焊接技术人员。 （4）适合各类异种材料的焊接，对常规熔化下不能焊接的 铝-钢、铝-铜、钛-铜、金属间化合物-钢等都可以进行焊 接。 （5）可以实现同直径、不同直径的棒材和管材的焊接。 （6）焊接时不产生烟雾、弧光以及有害气体等，不污染环 境。同时，与闪光焊相比，电能节约5-10倍。
摩擦焊接过程
（６）顶锻维持阶段 从顶锻压力的最高值ｈ点起， 到接头温度冷却至规定值一下 的ｉ点为止。在这个阶段顶锻 时间、顶锻压力和顶锻速度相 互配合，以获得合适的摩擦变 形量和顶锻变形量。
摩擦焊接过程
总之，在整个摩擦焊接过程中，待焊 的金属表面经历了从低温到高温摩擦加热， 连续发生了塑性变形、机械挖掘、粘接和 分子连接的过程变化，形成了一个存在于 全过程的高速摩擦塑性变形层，摩擦焊接 时的产热、变形和扩散现象都集中在变形 层中。在停车阶段和顶锻焊接过程中，摩 擦表面的变形层和高温区金属被部分挤碎 排出，焊缝金属经受锻造，形成了质量良 好的焊接接头
（3）径向摩擦焊
将一个带有斜面的圆环装在一个对开破口的管子端面上，摩擦焊接 时使圆环旋转，并向两个管端施加径向摩擦力。当摩擦终了时，停止圆 环的转动，并向它施加顶锻压力。
摩擦焊的分类
（4）搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊的工作原理为：将一个耐高温硬 质材料制成的一定形状的搅拌针旋转深入到两被焊 材料连接的边缘处，搅拌头调整旋转，在两焊件连 接边缘产生大量的摩擦热，从而在连接处产生金属 塑性软化区，该塑性软化区在搅拌头的作用下受到 搅拌、挤压，并随着搅拌头的旋转沿焊缝向后流动， 形成塑性金属流，并在搅拌头离开后的冷却过程中， 受到挤压而形成固相焊接接头。
摩擦压力对Super304H摩擦焊焊接接头性能的影响
2021,32(15):26~28+30.
立监控信号分析[J]. 中国电梯,2020,31(11):26~27.
中国特种设备安全,2020,36(11):12~14.
监控信号的检验分析[J]. 科技风,2020(34):83+108.
闭的独立监控信号的实现[J]. 中国电梯,2020,31(21):56~58.
1
焊合区和热影响区未发生熔化，与氩弧焊焊接过程中
试验材料与方法
本实验所用 Super304H 钢管，热处理情况为固溶
处理，
尺寸为 Φ44.5mm×9mm。利用连续摩擦焊机作为
焊接装置，摩擦焊工艺过程为：加压过程，摩擦压力为
工艺 1（100MPa）、工艺 2（150MPa）和工艺 3（200MPa），
Effect of Friction Pressure on the Properties of
Super304H Friction Welded Joint
Wang Ruohong，Chen Mengshi，Ke Yun，Wang Lu，Lu Yuan
（Xi′an Special Equipment Inspection and Testing Institute, Xi′an, Shaanxi 710065, CHN）
[10] 刘正君 . 电梯轿门监控信号的检验[J]. 中国电梯,2020,33(11):
41~43.
作者简介：郝戗戗，男，1993 年 09 月生，汉族，安徽
与厂家的调试人员进行良好沟通，本着认真、负责的
态度，结合不同的形式，采用与之相对应的检验方法，
阜阳人，本科，助理工程师，检验员，研究方向：特种设
压力对Ti2AlNb合金扩散焊接头组织与性能的影响
2023 年第 43 卷航 空 材 料 学 报2023，Vol. 43第 2 期第 51 – 58 页JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS No.2 pp.51 – 58压力对Ti2AlNb合金扩散焊接头组织与性能的影响卜志强1, 马秀萍2, 李 然2, 吴家云2, 李金富1*（1．上海交通大学 材料科学与工程学院 金属基复合材料国家重点实验室, 上海200240；2．中国航发南方工业有限公司, 湖南 株洲412002）摘要：针对Ti2AlNb合金进行直接固态扩散焊，研究压力对合金扩散焊接头组织与性能的影响，使用扫描电镜分析焊接接头的显微组织随压力的变化规律，对不同压力下的焊接接头进行室温拉伸实验，分析接头性能随压力的变化趋势以及接头的断裂机制。
结果表明：随着压力的增加，试样表面的变形量增大，在高温下变形区域发生动态回复与再结晶，促进了连接面处孔洞的愈合，焊合率因此逐渐升高；Ti2AlNb合金扩散焊接头可以分为再结晶区、变形区以及母材三部分，其中再结晶区主要由等轴的B2相以及α2相组成，随着扩散焊压力的增加，再结晶区的宽度明显变宽；焊接接头的强度随着压力的增加先升高后下降。
当焊接工艺参数为960 ℃-60 MPa-120 min时获得的焊接接头性能最好，其抗拉强度为972 MPa，达到母材强度的98%；过大的压力使得再结晶晶粒粗化，且再结晶区和变形区交界处产生裂纹，导致接头性能反而恶化。
关键词：Ti2AlNb合金；扩散焊；微观组织；力学性能doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2022.000162中图分类号：TG146.2 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2023)02-0051-08Effect of pressure on microstructure and mechanical properties of diffusionbonded joints of Ti2AlNb alloyBU Zhiqiang1, MA Xiuping2, LI Ran2, WU jiayun2, LI Jinfu1*（1. State Key Laboratory of Metal Matrix Composites, School of Materials Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China；2. AECC South Industry Company Limited, Zhuzhou 412002, Hunan, China）Abstract: Direct solid diffusion bonding of Ti2AlNb alloy was carried out, and the effect of pressure on the microstructure and mechanical properties of the bonded joints was studied. Scanning electron microscopy was used to analyze the microstructure of the welded joint under different pressures. The tensile property of the joints with different pressures was tested and the variation trend of the tensile property with pressure was analyzed. The results show that with the increase of pressure, the deformation within the sample surface layer increased, and the dynamic recovery and recrystallization occurred in the deformed area at high temperature, which promotes the closing of voids on the bonding interface and the rise of well-bonded areas. A diffusion bonded joint of Ti2AlNb alloy can be divided into three parts：recrystallization zone, deformation zone and base metal. The recrystallization zone is mainly composed of equiaxed B2 phase and α2 phase. With the increase of pressure, the width of the recrystallization zone becomes wider obviously, and the strength of the bonded joint increases first and then decreases. When the welding parameters are 960 ℃-60 MPa-120 min, the welded joint had the best performance, and its tensile strength is 972 MPa, reaching 98% of the base metal. An excessive pressure coarsened the recrystallization grains, and cracks appeared at the interface of the recrystallized zone and the deformation zone, which deteriorated the performance of the bonded joint.Key words: Ti2AlNb alloy；diffusion bonding；microstructure；mechanical properties1988年印度学者Banerjee 在Ti-25Al-12.5Nb （原子百分比）合金中发现了有序正交结构的Ti2AlNb相，Ti2AlNb相也被称为O相，基于Ti2AlNb相的合金被称为Ti2AlNb（基）合金[1-3]。
TC17钛合金嵌入式线性摩擦焊接头组织与性能
100 μm (b) 边缘区域放大形貌
Fig. 3
图 3 接头典型缺陷形貌 Typical defect of the joint. (a) macrostructure of joint section; (b) amplified morphology of corner area
2.1.2 接头微观组织 通过拼接得到焊缝金相组织如图 4 所示，观察
工业中制造这类构件主要有整体加工、增材制 造和分段组合等 3 种方法[4-5]，整体加工需要先通过 锻造或轧制加工出整体毛坯，再机械加工成最终零 件，其毛坯锻造质量控制和复杂的加工变形问题已 经成为研制与生产的障碍[6-9]. 同时该方法成本高， 加工周期长；采用增材制造方法制备的零件力学性 能控制技术难度大，存在“热应力”控制问题[4]，目 前国内只有少数几家单位突破了大型整体主承力 构件的激光增材制造技术，同时成本较高；采用分
创新点： (1) 提出采用嵌入块式线性摩擦焊技术制造整体框梁结构的新方法，为工业生产中该类零件的高质量、低 成本快速制造提供了一种重要方法.
摩擦配副和摩擦参数对TC29钛合金摩擦磨损性能的影响
摩擦配副和摩擦参数对 TC29 钛合金 摩擦磨损性能的影响
应 扬， 杜 宇， 李 婷， 屈 磊， 李思兰， 毛成亮
（西北有色金属研究院，陕西 西安 710016）
摘要：钛合金是航空航天、军工、生物等领域重要使用材料之一，但其摩擦磨损性能较差，限制 了其在摩擦工况下的应用。对比测试了 TC29 钛合金在不同摩擦配副和摩擦参数下的摩擦磨损性 能。研究结果表明：与 GCr15 钢对磨时，TC29 钛合金的摩擦磨损程度明显高于其与 TC29 钛合金 对磨时的摩擦磨损程度；与 GCr15 钢对磨时，TC29 钛合金的主要磨损机制为磨粒磨损和剥层磨 损，与 TC29 钛合金对磨时，其主要磨损机制为黏着磨损；载荷和对磨转速的增加均会加剧 TC29 钛合金的摩擦磨损，但具体摩擦磨损的程度受摩擦配副情况及相应的磨损机制的影响。
关键词：TC29 钛合金；摩擦磨损性能；摩擦配副；载荷；转速
中图分类号：TG 146.2
文献标志码：A
Effect of Friction Pairs and Friction Parameters on Friction and Wear Properties of TC29 Titanium Alloy
图 3 不同摩擦配副下的平均摩擦因数 Fig.3 Average friction coefficients under different friction pairs
失受到摩擦配副的显著影响：在相同的摩擦磨损实 验条件下，TC29 钛合金销试样与 GCr15 钢对磨时 的磨损质量损失大大高于其与 TC29 钛合金对磨时 的 磨 损 质 量 损 失 。 这 说 明 TC29 钛 合 金 销 试 样 与 GCr15 钢 对 磨 时 的 磨 损 剧 烈 程 度 远 远 高 于 其 与 TC29 钛合金对磨时的磨损剧烈程度。
线性摩擦焊接头形成过程及机理
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【摘要】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.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2015(043)011【总页数】5页(P39-43)【关键词】线性摩擦焊;界面;形成机理;扩散【作者】张传臣;张田仓;季亚娟;黄继华【作者单位】北京航空制造工程研究所航空焊接与连接技术航空科技重点实验室,北京100024;北京航空制造工程研究所航空焊接与连接技术航空科技重点实验室,北京100024;北京航空制造工程研究所航空焊接与连接技术航空科技重点实验室,北京100024;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TG453+.9航空发动机是飞机的心脏，其推重比是影响飞机机动性能的关键因素，减重是提高发动机推重比的一个重要途径。
“整体叶盘”结构是提高推重比的关键件之一，这种结构无需榫头、榫槽，盘的轮缘径向高度、厚度及叶片原榫头部位尺寸均明显减少，减重效果显著，且结构明显简化[1-3]。
线性摩擦焊(Linear Friction Welding, LFW)是整体叶盘的一种新型焊接方法，由于其焊接接头质量高、再现性好、焊接效率高，还可以对损坏的单个叶片进行修理，已成为焊接高推重比航空发动机整体叶盘最优的焊接方法之一[4-8]。
钛合金线性摩擦焊机头跳动对焊接质量的影响
ＷｅｌｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．３５Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２００６收稿日期：２００６－０４－２９；修回日期：２００６－０９－２０基金项目：教育部“９８５”计划一期经费支持在线性摩擦焊过程中，在轴向压力的作用下，振动工件相对静止工件以小的振幅、适当的频率，沿图１中ｙ方向做相对往复运动。
随着摩擦运动的进行，摩擦表面被清理并产生摩擦热，摩擦表面的金属逐渐达到粘塑性状态并产生变形。
在理想的摩擦状态下，振动焊件仅沿ｙ方向往复运动，沿ｘ及ｚ方向没有运动，这样焊接界面的摩擦焊过程才能平稳进行。
但是，由于线性摩擦焊焊机机头部位在受力状态下产生弹性变形以及加压、振动系统存在不同程度的装配间隙，线性摩擦焊机在实际的焊接过程中，不仅存在ｙ方向的往复运动，而且存在ｘ，ｚ方向的运动，尤其沿ｚ方向的运动对于焊接过程的正常进行会产生较大的影响。
气压式线性摩擦焊机机头结构示意图如图２所示。
汽缸轴可沿导轨运动，给焊件施加摩擦压力及顶锻压力。
振动体在连杆的驱动下，可沿床身上的导轨往复运动。
但是由于汽缸轴与导轨之间、振动体与床身导轨之间存在间隙，而且在摩擦力的作用下，机头将不可避免地产生一定程度的弹性变形，因此，在摩擦过程中，上、下焊件的相对位置将会产生如图３所示的变化。
若上、下焊件处在中心位置（ＯＯ１线）对中，那么当振动焊件运动到右端极限位置Ⅰ时，上焊件的中心线将偏离ＯＯ１线一定的角度α，到达ＯＡ位置。
此时上下焊件的焊合面将不再平行贴合，产生明显的翘曲现象。
这就改变了下焊件的受力状态，使其焊接面倾斜，从而进一步破坏了焊接界面的相对运动状态。
同理，当振动件运动到左端极限位置Ⅱ时，上下焊件的贴合面将会产生相同的变化过程，上焊件的中心线将偏离ＯＯ１线一定的角度α，到达ＯＢ位置。
钛合金线性摩擦焊机头跳动对焊接质量的影响杜建国，杨思乾，马铁军（西北工业大学，陕西西安７１００７２）摘要：简要介绍了钛合金线性摩擦焊过程中机头跳动的原因，着重分析了机头跳动对飞边形成及焊接界面的影响，并对由此产生的焊缝氧化物的分布特点进行了初步探讨，为线性摩擦焊机的设计与制造以及线性摩擦焊焊接工艺的制定提供了一定的试验依据。
一种近β钛合金线性摩擦焊.
一种近β钛合金线性摩擦焊摘要：近β钛合金Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr（Ti5553）的线性摩擦焊（LFW）行为通过改变频率和轴向压力加工条件进行研究。
焊接材料检测的机械性能包括微观硬度和拉伸性能。
对材料在线性摩擦焊期间在每组焊接参数下经历的最大变形进行估计，基于过程参数，且然后使用Aramis一个3维光学变形测量系统。
用电子背散色衍射技术研究线性摩擦焊Ti-5553合金，在热机械条件下阐述了织构和相转变。
焊接特征包括焊接区域微观结构和母材热影响区的特征分析。
1.引言β和近β钛合金在航空工业中引起广泛的兴趣，由于比更普通的α+βTi-6Al-4V钛合金有更好的成形和韧性。
高强度亚稳态β钛合金例如Ti-5553用来替换钢作为大件常用的材料例如飞机框架最后生产的起落架车梁。
在1997年Ti-5553钛合金通过TIMET引进且成分为5wt.%Al, 5wt.%V，5wt.%Mo, 3wt.%Cr,剩余为Ti。
表1列出了在溶液处理和老化条件（solution treated and aged condition，STA）下，这合金的一些典型物理和机械性能。
Ti-5553钛合金的铸造态相似于Ti-10V-2Fe-3Al（Ti-10-2-3）的铸造态，虽然前者（856℃）对于后者（800℃）的更高β转变线温度允许更高的铸造温度。
对于Ti和Ti合金来说焊接性是一个典型的问题。
在熔化状态金属快速地与大气发生反应，为了结合成功使用熔焊方法时需要保护气体。
Ti的低热导率导致了低能量密度过程长时间焊接例如TIG焊接。
长的焊接时间导致了冷却速度缓慢，要求延长气体保护时间去保护Ti的高反应性。
高能量密度方法例如激光焊或电子束焊，部分解决了这个问题通过一个快速的焊接循环（加热、熔化和冷却）用局部热输入，但是在焊接熔化期间仍需要保护（在350℃以上或真空对全部区域进行气体保护）。
明显地，Ti是一个主要的对象对于固态焊接方法的发展和应用。
浅谈金属压力加工中的摩擦与润滑
浅谈金属压力加工中的摩擦与润滑发布时间：2022-09-25T05:10:09.480Z 来源：《科学与技术》2022年第10期5月作者：闫亮[导读] 近些年来，随着科技的不断发展，金属压力加工工艺也逐渐进步闫亮天津冶金集团天材科技发展有限公司天津市摘要:近些年来，随着科技的不断发展，金属压力加工工艺也逐渐进步，通过液压系统施加外力作用在模具或相应的轧机设备，使坯料产生形变达到所需要的比例和尺寸的过程。
在加工过程中，由于钢铁表面粗糙程度的不同，会产生摩擦力，摩擦力的存在会使得压制或轧制过程变得非常困难，因此，为了抵消摩擦力，采用相应的润滑技术来提高加工的精准度，金属压力加工润滑技术最早是由英国人提出的，随着金属材料成型技术的发展，国内很多科学家也展开这方面的研究，并研制出种类繁多的润滑剂，如：石墨润滑剂、拉延油等。
关键词：润滑技术；金属压力加工；技术应用中图分类号：TE626 文献标识码：A 引言金属加工液，又称金属加工润滑剂，是指在金属及其合金的切割、冲压、轧制和拉拔等各种加工过程中使用的润滑剂。
它是金属加工过程中的重要支撑材料。
金属工作液的主要功能是润滑、冷却、防锈和清洁。
它的使用可以提高加工的表面光洁度，延长刀具的使用寿命，提高生产效率。
金属加工液由基本成分和添加剂组成。
基本成分是金属加工液的主要成分。
乳液和微乳液是指基础油，合成液是指主要成分，如聚醚、合成酯或大量水。
1 摩擦和润滑的机理在金属压力加工的实施中，主要分为吸附摩擦、干摩擦、液体摩擦等许多方面。
在金属压力加工过程中，金属工件的晶体在受到外力作用后会沿滑动方向滑动。
根据宏观分析，在金属塑性变形的实现过程中，在滑移单元的协同作用下会出现滑移。
因此，对于特定的塑性变形，它是一个金属剪切流动变形的过程。
因此，加工中的摩擦力可以有效地克服流动剪切力。
在金属压力加工的实施过程中，需要将润滑剂直接添加到刀具和工件之间的间隙中，以减少接触载荷，并确保其自身承受的应力始终处于相对较低的状态。