【5A文】钛合金线性摩擦焊接头组织特征分析.doc

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1、5A版优质文档钛合金线性摩擦焊接头组织特征分析毕业设计（论文）开题报告题目：钛合金线性摩擦焊接头组织特征分析专业名称：焊接技术与工程班级学号：XXX学生姓名：LKC指导教师：KLM填表日期：20XX年XX月XX日一、选题依据及意义钛及钛合金是一种优良的结构材料。具有密度小、比强高、耐热耐蚀性好、可加工性好等特点，因此在航空航天、化工、造船、冶金、仪器仪表等领域得到了广泛的运用[1]。随着航空制造工业的不断发展，钛合金成为航空航天工业及航空发动机结构中重要的结构材料。钛合金有着铝镁合金所不具有的诸多优异性能，且钛在地壳中含量最丰富元素中排第九位，随着对钛及其合金的深入研究，其运用范围必将越来越广

2、。目前可运用于钛合金焊接的方法比较多如TIG、MIG、电子束、激光焊、扩散焊、摩擦焊等等。以上所能用于钛合金的焊接方法各有其优缺点和对设备的要求也不尽相同。TIG、MIG焊接是传统的熔焊方法，焊接设备简单、成本低，但局限于焊接钛合金薄板（窄间隙TIG焊除外），只有在保护气氛良好、设置好匹配的焊接参数和控制好O、H来源的前提下才能获得优良的焊缝质量，焊后一般需要配合适当的热处理。用熔焊方法焊接钛合金时，焊缝热影响区过大且变形相对较大，一旦发生变形就难以矫正。95A版优质文档5A版优质文档相比之下电子束、激光焊接具有高的能量密度和焊接速度、热影响区窄、变形小，能获得很高的接头质量，能够焊接钛合金薄

3、板和厚板。同时焊接过程需要在保护气氛良好或者真空下完成，因此焊接设备较昂贵。压力焊方法也有运用在钛合金上，如扩散焊、摩擦焊（搅拌摩擦焊、惯性摩擦焊、线性摩擦焊）等。扩散连接焊具有工艺简单、可操作性强、零件变形小、可连接大断面、接头质量好等优点，但对连接件表面质量和装配要求高、设备一次性投入大、生产效率低等缺点。钛合金运用摩擦焊方法焊接时具有效率高、工艺简单、无需保护气氛、成本低、接头综合性能好等优点，但对焊接设备要求比较高。但是在制造推重比航高空发动机整体叶盘和修复叶片时线性摩擦焊有着巨大的优势。发动机是飞机的心脏,其推重比对飞机机动性能起决定性作用,而高推重比的关键零件之一就是整体叶盘。整体

4、叶盘是把发动机转子的叶片和轮盘加工或焊接(叶片和轮盘材料不同)成一体,无需加工榫头、榫槽，盘的轮缘径向高度、厚度及叶片原榫头部位尺寸均可大大减少，减重效果明显使发动机转子部件的结构大为简化消除了榫齿根部缝隙中气体的逸流损失；避免了叶片和轮盘装配不当造成的微动磨损、裂纹以及锁片损坏带来的故障。因此，整体叶盘的制造和维修都特别困难，是国外严密封锁的核心技术。整体叶盘从结构设计上分为整体式和焊接式两类。整体式是采用五坐标数控铣或电解加工机床由实体毛坯加工出整体叶盘，这种加工方法材料费用高，加工量大，周期长。此外，整体式加工，无法加工出叶片与叶盘是不同材料或同种材料不同密度的整体叶盘。钛合金整体叶盘采

5、用线性摩擦焊要比从实体毛坯加工更加经济，且制造周期短、工艺简单、成本低、综合性能高。线性摩擦焊接技术已经成为航空发动机制造业中一项关键的制造技术和修复技术，其应用前景非常广阔（如图1所示）（a.分别将单个叶片和轮盘加工处理b.将单个叶片焊在轮盘上95A版优质文档5A版优质文档c.将多余材料铣掉）图1线性摩擦焊制造整体叶盘线性摩擦焊焊接整体叶盘时，接头强度和疲劳寿命达到甚至超过母材的强度和寿命；重量比常规叶盘制造技术相比可减轻60%以上；与整体锻坯和机械加工制造整体叶盘相比可节省贵金属材料88%同时大大减少加工工时；可维修性好，需要更换叶片时可沿焊缝将叶片切掉，重新焊上新的叶片；可实现异种材料的

6、焊接，并根据叶片和叶盘的工作条件来选择不同的材料，进一步改善整体叶盘的使用性能，同时进一步减轻了转子的重量。通过对钛合金线性摩擦焊的研究，分析其接头组织并掌握其焊接过程的接头变形规律，可以为航空发电机整体叶盘的制造提供理论参考，从而进一步控制焊接接头质量，对航空工业大推重比发动机的制造技术的成熟起到一定的推动作用。二．国内外研究概况及发展趋势自从18XX年美国批准了第一个摩擦焊的专利之后，前苏联、英国、德国等国先后展开了摩擦焊接的有关研究，而我国也早在19XX年成功实现了Al-Cu的摩擦焊。由于摩擦技术不断发展，现在摩擦焊接以其优质、高效、精密、节能的特色技术，在航空、航天、核能、海洋开发等高

7、技术领域及电力、机械制造、石油钻探、汽车制造等产业部门都得到广泛应用[7-9]。通过与相关学科及高新技术的紧密结合，摩擦焊接工艺方法已由传统的几种形式发展到20多种（如图2所示）。被焊零件的形状已经由典型的圆截面扩大到非圆截面(线性摩擦焊)和板材(搅拌摩擦焊[12])，而所焊材料不仅仅局限于传统的金属材料，拓宽到了粉末合金、复合材料、功能材料、难熔材料，以及陶瓷、金属等新型材料和异种材料连接领域。