TC4钛合金电子束焊接头微观组织结构和演变分析

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1、钛合金焊接技术TITANIUMALLOYWELDINGTECHNOLOGYTC4钛合金电子束焊接头微观组织结构和演变分析StudyonMicrostructureandItsEvolutionofElectronBeamWeldedTC4Joint北京航空航天大学机械工程及自动化学院邓云华　关　桥北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室空军驻北京地区军代表史一宁　北京工业大学固体微结构与性能研究所郭振玺　[摘要]利用OM、SEM、EDS和EBSD方法对DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.13

2、1TC4合金电子束焊接头的微观组织结构进行了分析。结果表明：电子束焊接后，接头微观组织结构发生显著民用和军用领域对航空装备的高能源利用效率、高改变。焊缝区为内含针状马氏体α’组织的粗大柱状晶，性能、长寿命和高可靠性的要求越来越高，除了选择钛部分取向差集中于62.5°附近，表明较多α/α边界由合金等轻质高效材料之外，采用焊接/连接技术，实现同一β相晶粒产生。热影响区微观组织结构复杂，母结构整体化制造是当今航空复杂结构减重增效设计的[1-3]材侧热影响区，经焊接热循环，原始择优取向特征消失，新方向和技术发展的大趋势，其中，以电子束为代表出现

3、等轴特征，组织由原始α相、原始β相、块状α的高能束流焊接方法因为其功率密度高，与氩弧焊等相和少量的针状马氏体α’组织组成，部分取向差集中熔化焊相比能获得大熔深、小变形、轻量化、高精度的于40.0°附近，表明较多的α相在不同的β相晶粒中焊接接头，成为当前航空结构高质量连接的先进有效[4-5]产生。焊缝侧热影响区，因热循环峰值温度超过β相的方法。转变温度，且冷却速度较快，产生大量的针状马氏体α’由于钛合金自身的组织转变特点和电子束焊接过组织以及少量块状α组织，部分取向差集中于62.5°程中的局部快速热循环作用，焊接区域产生强烈的组织[6]附

4、近，表明较多α/α边界由同一β相晶粒产生。不均匀性，国内外对此进行了较多的研究。吴新强分关键词：钛合金电子束焊微观组织结构析了TC4合金电子束焊接接头的组织，结果表明，焊缝[ABSTRACT]Microstructureofelectronbeam组织为针状或网篮状的α’马氏体，热影响区为α相weldedTC4jointisinvestigatedthroughOM,SEM,EDS和α’相两相共存或α相、β相和α’相3相共存的[7]andEBSDanalysis.Resultsshowthatthemicrostructure组织状态。

5、Saresh等对厚17.5mmTC4合金电子束焊inthefusionzone(FZ)andheataffectedzone(HAZ)接接头的组织进行了分析，发现母材到焊缝区显微组织[8]changesignificantlyafterelectronbeamwelding.TheFZ从等轴组织转变为针状组织。Balasubramanian等的ismadeupofcoarsecolumnargrainswithmatensiteα’,研究结果表明，TC4电子束焊接接头焊缝与热影响区形andthemisorientationangledi

6、stributionconcentratesnear成硬脆的针状马氏体，使该区域显微硬度高于母材，接62.5°,whichrepresentspartα/αboundariesareformed头冲击韧性低于母材。已有研究工作主要集中于对接fromoneparentβgrain.Duetotheweldingthermalcycle,头不同区域组织的观察和识别。本文在此基础上，通过theoriginaltexturemicrostructureistransformedintoOM、SEM、EDS和EBSD相结合，进一步详细分析了不eq

7、uiaxedgrainsinHAZnearbasemetal(BM).Themicro-同区域的微观组织结构特征，并对不同区域微观组织结structureofHAZnearBMiscomposedoforiginalα,origi-构的演变进行了深入分析。nalβ,blockαandfewmatensiteα’,andthemisorientation1试验材料与方法angledistributionindicatespartα/αboundariesaredevel-opedfromtwodifferentβgrains.HAZnea

8、rFZismadeup试验材料为厚5mm的TC4钛合金，焊件尺寸ofmatensiteα’andblockα,andthemisorientationangle120mm×120mm。名义化学成分为5.5%