TC17钛合金焊接接头组织与力学性能分析

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1、TCl7钛合金焊接接头组织与力学性能分析金俊龙，万晓慧，郭德伦(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】对TCl7钛合金薄板采用氩弧焊和电子束焊两种焊接方法焊接，进行了拉伸试验，结合拉伸试验结果与断口形貌，对比分析了力学『生能与焊接接头组织之间的联系。研究结果表明，TCl7钛合金在经历TIG焊接热循环后，焊缝及靠近焊缝的热影响区晶粒粗化，电子束焊接头热影响区较窄且没有粗晶区形成；两种焊接试样抗拉强度均与母材等强；相对延伸率有所降低，主要是热影响区及焊缝的组织变化所

2、致；氩弧焊焊缝组织较不均匀性更为显著。关键词：氩弧焊；电子束焊；组织；力学性能；断口MicrostruetureandMechanicalPropertiesofWeldedJointofTC17TitaniumAlloyJINJunlong，WANXiaohui，GUODelun(AeronauticalKeyLaboratoryforWeldingandJoiningTechnologies，AVICAeronauticalManufacturingTechnologyInstitute，Beijing1

3、00024，China)【ABSTRACTlTC17titaniumalloysheetisweldedwithtungsteninertgasarcwelding(TIG)andelectronbeamwelding(EBW)，andtensiletestsarecarriedout．Basedontensiletestresultandfracturemorphology,relationshipbetweenme-chanicalpropertieswithmicrostructureofweldedj

4、ointisanalyzed．Theresearchresultsshow,whenTC17alloyisheatedbvTIGarc．grainsintheweldbeadandheataffectedzone(HAZ)arebadlycoarsening．TheheataffectedzoneofEBWiSrelativelynarrow,andthereisnocoarsegrainzone．Tensilestrengthoftwoweldingmethodsarebothstrongasthebase

5、metalandtherelativeelongationiSdeceased。mainlybecauseofthemicrostructurechangeoftheheataffectedzoneandtheweld．ComparedwithEBW：themicrostructureofTIGiointiSmorecoarse．Keywords：TIG：EBW：Microstructure；Mechanicalproperty；FractureDoI：10．16080巧．issnl671．833x．2017

6、．10．079钛合金具有高的比强度和优良的抗腐蚀性能，同时也具有较好的热稳定性以及热加工性能，是优异的结构材料[L-S)。TCl7是一种富13稳定元素的d一13型两相钛合金，其名义成分为Ti一5A1—2Sn一2Zr一4Mo一4Cr。含有0【稳定元素A1、中性稳定元素Sn和zr、同晶型p稳定元素Mo、共析型13稳定元素Cr，该合金具有断裂韧性好、强度高、锻造温度范围宽等一系列优点【6。l，广泛应用于飞机框梁等承力构件和发动机的叶盘等承受大应力的转子部件，而这些构件中的很大一部分又采用了焊接结构哆】。TCl7钛合

7、金可以采用熔焊(如氩弧焊、激光焊、电子束焊)和钎焊、摩擦焊等多种方法焊接，焊接接头的力学性能是影响焊接结构设计和使用的重要因素19】。氩弧焊(TIG焊)是工程上最为常用的焊接方法，常用于钛合金薄板焊接。电子束焊在钛合金的焊接中被广泛应用，其主要特点是热源能量密度高、热效率高，接头焊缝的熔深比大，热影响区小、焊接变形小，熔池周围处于真空保护环境中，焊接质量较好[10l。本研究通过试验获得了TCl7钛合金氩弧焊和电子束焊工艺规范和参数，对TC17钛合金采用两种焊接方法的接头力学性能和微观组织的关系进行了分析，为两

8、种焊接方法在工程中的选用和工艺优化提供参考。1试验材料与方法试验所用材料为方块锻件，焊接试样为由锻件经过机加工而成的厚2．3mm的板材。研究中采用的TCl7钛合金的化学成分如表1所示。钛合金显微组织如图1所示，为在13区锻造和热处理后形成的网篮组织，所有原始13晶界已破碎。焊前用4％HF+IO％HNO，的水溶液清洗试片，并要求从酸洗到焊接中间的间隔时间不能过长，焊前采用干净棉球蘸丙酮擦拭待焊处。氩弧