tc4钛合金激光接头组织性能分析

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1、TC4钛合金激光接头组织性能分析摘要：钦合金因其优越的综合力学性能被广泛运用于航空领域，而激光焊接凭借速度快、深度人及变形小等优点，弥补了钛合金传统焊接的不足，是一种很好的加工手段。木文介绍了钛合金的类别、晶体结构及a+p型钛合金基本组织，着熏分析了钛合金激光焊接过程屮焊缝组织转变特点，以及热输入景对其形貌造成的影响，并对TC4激光焊接的发展趋势做了展望。关键字：钛合金；激光焊接；组织分析MicrostructureandmechanicalanalysisofLaserWeldedTC4AlloysLiYingXuGuoxiangCollegeofMaterials

2、Engineering,ShanghaiUniversityofEngineeringScience,Shanghai,201620ABSTRACT:Titaniumalloyiswidelyusedintheaerospaceapplicationsduotoitssuperiormechanicalproperties,butthepresenceofpoorweldingperformancewhichrestrictitsapplication.Laserwelding,withfastspeed,deepwidthandsmalldeformation,ca

3、nbeaverygoodprocessingmeans.Inthispaper,thetypes,crystalstructureandthebasicstructureofa+ptitaniumalloyshavebeenintroduced.Inaddition,thecharacteristicsofmicrostructuretransformationintheprocessoflaserweldingandtheinfluenceofheatinputonthemorphologyofthetitaniumalloyswereselectiveanalyz

4、ed.Inthelast,thedevelopmenttrendofTC4laserweldingisprospected.KeyWord:Tialloy;laserwelding;microstructureanalysis0、引言钛从被发现至今己有200多年的吋间［1］,在这期间，钦合金凭借其本身高强度，良好的抗腐蚀性、耐热性以及塑韧性被广泛运用于航空、核工业、舰船等领域［2-3］,其中，TC4钛合金在航空领域的应用敁为广泛，占全部钛合金使用呈的3/4左右。但钛合金本身焊接性能不是很好，对焊接工艺要求很高。传统焊接工艺焊接时间长，焊缝区品粒粗化严重，接头脆化，降低

5、丫接头的力学性能，而激光焊接凭借速度快、深度火及变形小等优点，弥补了传统焊接的不足，因此被广泛运川在钛合金的焊接中。1、钛合金概述1.1钛的晶体结构钛包括a型的密排六方结构(hep)及p型的体心立方结构(bcc)两种品体结构。a-Ti在低温吋稳定存在，p-Ti在高温时稳定存在。除去温度对晶体结构的影响，合金的塑性变形及扩张速率也会引起晶体结构的变化［4］，晶体结构与合金的性能密切相关。1.2钛合金的分类钛合金的分类方法很多，但在劣际生产和应用中，钛合金的组织常处在非平衡状态下，因此，目前普遍按照亚稳状态下的相组织和P稳定元素含S讨将钛合金分为a型、a+p型及p型三类，

6、进一步细分可分为近a型及亚稳p型合金，这种分类的示意图见图1-1。我国钛合金牌兮的分类TA:a钛合金，TB:p钛合金，TC:a+p钛合金［4］。其中a+p型合金是最早生产的钛合金之一，TC4是其中的典型，也是其中使用最为广泛的钛合金。1.3a+p型钛合金母材的显微组织及其对性能的影响钛合金显微组织形态主要由合金母材的化学成分、热处理工艺和变形程度所决定。敁微组织的形态决定其最终性能，显微组织不同，所对应的力学性能也不相同。按照品内a相的形状变化，a+p型钛合金的显微组织大致分为4类［4］:(1)等轴组织。这种组织的特点是：等轴a相分布在p转变基体上，并且等轴a相的含蛍

7、在30%以上。此类组织具冇较好的塑性，延伸率和断而收缩率较高，高低周疲劳强度高，抗缺口敏感性和热稳定性在叫种组织屮最好。(2)M篮组织。此类组织的结构是片状的a相交错成网状组织分布在P转变基体上，原始的p相晶界被破坏［阁l-2(b)］。这类组织具冇较岛的疲劳强度和蠕变强度，并且此类组织在热强性方面具冇明显的优势。(3)双态组织。其组织特点同样是同等轴a相分布在P災体上，但a相含量不超过30%。双胎组织包含了a相的两种形态，即少呈位于(3界结晶晶粒三角晶界上的等轴a和被p相屮间层隔开的片状a，即p转变组织，如图1-2(C)。双态组织兼顾丫等轴组织和片状