低密度铌合金与Nb521合金电子束焊接性能的研究

作者:王峰;郑欣;白润;蔡小梅;喻吉良;夏明星;王晖;薛少博 刊名:稀有金属材料与工程 上传者:崔叙

【摘要】从焊接接头微观组织、化学成分、显微硬度及力学性能等方面研究了低密度铌合金与Nb521合金的电子束焊接性能。结果表明,低密度铌合金不仅具有较好的自身焊接性能(抗拉强度达到998 MPa,延伸率为14.0%),而且与Nb521合金也具有较好的焊接性能,在焊后不做热处理状态下焊接样的室温抗拉强度达到了468 MPa,接近Nb521合金的抗拉强度475 MPa。经1000℃/1 h及850℃/1 h的焊后热处理均使得焊接样的拉伸性能下降。

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第 42 卷 增刊 2 稀有金属材料与工程 Vol.42, Suppl.2 2013 年 11 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING November 2013 收稿日期:2012-12-30 作者简介:王 峰,男,1981 年生,硕士,工程师,西北有色金属研究院难熔金属材料研究所 陕西 西安 710016,电话:029-86231082, E-mail: wangzixingyue@163.com 低密度铌合金与 Nb521 合金电子束焊接性能的研究 王 峰,郑 欣,白 润, 蔡小梅,喻吉良,夏明星,王 晖,薛少博 (西北有色金属研究院,陕西 西安 710016) 摘 要:从焊接接头微观组织、化学成分、显微硬度及力学性能等方面研究了低密度铌合金与 Nb521 合金的电子束焊 接性能。结果表明,低密度铌合金不仅具有较好的自身焊接性能(抗拉强度达到 998 MPa,延伸率为 14.0%),而且与 Nb521 合金也具有较好的焊接性能,在焊后不做热处理状态下焊接样的室温抗拉强度达到了 468 MPa,接近 Nb521 合 金的抗拉强度 475 MPa。经 1000 ℃/1 h 及 850 ℃/1 h 的焊后热处理均使得焊接样的拉伸性能下降。 关键词:铌合金;电子束焊接;力学性能 中图法分类号:TG146.4+16; TG456.3 文献标识码:A 文章编号:1002-185X(2013)S2-479-04 低密度 Nb-Ti-Al 系合金由于其密度低、易加工和 较好的抗氧化性成为引人关注的一类新铌合金[1-4]。在 航空航天领域,减轻材料重量可以增加有效载荷、延长 航程、降低燃料消耗,因此在保持材料性能的同时降低 材料的密度具有重大经济意义。西北有色金属研究院近 期成功研制了低密度 NbTiAlVZr 合金,其冷/热加工性 能优异,有希望广泛应用于航空航天领域[5,6]。 Nb521 合金与 C103 合金是液体火箭发动机辐射冷 却喷管的主要用材。低密度铌合金如果要在高温领域得 到较好的应用,除了必须具有高温比强度高、密度低等 优点外,还需要具有与其他铌合金较好的焊接性能。铌 合金焊接最常用的方法是真空电子束焊,其具有穿透能 力强,焊缝深/宽比大,焊接速度快,热影响区小,焊 接变形小等优点。因此研究低密度铌合金与其他铌合金 的焊接性能能扩大低密度铌合金的应用范围, 满足航 空航天更高强度和更低密度的现实需求。 1 实 验 将 2.8 mm 厚的低密度铌合金和 Nb521 合金在焊接 前于各自的再结晶温度区做再结晶热处理,以降低板材 的应力。焊接在真空状态下进行。焊后通过电火花切割 法制备简易拉伸样及金相试样,并采用铣床去除 2~3 mm 电火花切割残留的凹痕。使用 Olympus PMG3 金相 显微镜,JSM-6460 扫描电镜进行组织观察和分析。板 材拉伸性能依据 GB/T 228-2007 取样并进行测试。 2 结果与讨论 从铌合金的分类来看,Nb521 是低强度铌合金。低 密度铌合金的名义化学成分为 Nb-35Ti-5Al-5V-1Zr[5], 是一种高强度抗氧化铌合金。表 1 给出了两种

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