TC4钛合金涂覆稀土活性剂激光焊接接头组织与性能研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100160硕士学位论文学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：材料科学与工程论文题目：TC4钛合金涂覆稀土活性剂激光焊接接头组织与性能研究英文题目：StudyofTC4titaniumalloywithrareearthactiveagentonmicrostructureandpropertiesbylaserwelding学生姓名：王俊伟导师姓名：董俊慧教授二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要TC4是一种典型的α+β双相钛合金，因其密度小，比强度高，耐腐蚀性好等优良的综合性能，广泛应用于航空航天、汽车制

2、造、生物医药等领域。激光焊接与传统的焊接方法相比较，其具有焊缝成形好、能量集中、晶粒细小、焊接接头热影响区小等优点，逐渐成为TC4钛合金焊接的主要方法。本文运用激光焊接的方法，研究四种稀土活性剂Y2O3、La2O3、CeO2、Nd2O3对TC4钛合金焊接接头焊缝熔深、组织性能的影响规律，分析活性剂对焊缝熔深增加的机理。针对TC4钛合金活性激光自熔焊和对接焊试验，通过进行金相显微分析、等离子体形态分析、力学性能分析，研究涂覆活性剂之后对TC4钛合金焊缝熔深、深宽比、微观组织、等离子形态、焊缝物相组成及焊接接头力学性能的影响规律。结果表明：在自熔焊试验中，活性剂的涂覆均使焊

3、缝的熔深和深宽比增加，并随着焊接功率的增大，焊缝的深宽比逐渐增加，在焊接功率为2800W时增加最为明显，未涂覆活性剂焊缝的深宽比为0.363，涂覆Y2O3、La2O3、CeO2、Nd2O3焊缝的深宽比分别为0.759、0.759、0.797、0.461，焊接功率为3000W和3200W时，未涂覆活性剂焊缝深宽比分别为0.638、0.739，涂覆活性剂后焊缝深宽比均在0.8~1.1之间。通过对等离子体形态进行采集发现，涂覆Y2O3、La2O3、Nd2O3等离子体形态收缩明显，而涂覆CeO2没有影响。在对接焊试验中，活性剂Y2O3、La2O3、Nd2O3的涂覆可以细化焊缝的

4、晶粒和晶内的针状马氏体，并在焊缝发现少许的等轴晶，涂覆CeO2对焊缝晶粒的影响不明显。在相同的焊接参数下，未涂覆活性剂的抗拉强度是712MPa，涂覆活性剂其抗拉强度均有增加，涂覆La2O3、CeO2、Nd2O3分别为761MPa、719MPa、745MPa，尤其是涂覆Y2O3，达到了853MPa，增加了近20%。通过对焊缝进行X射线衍射物相分析，在焊缝未发现新相生成，均为马氏体α′相。关键词：TC4钛合金；稀土活性剂；激光焊；等离子体；显微组织；力学性能I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractTi-6Al-4Visatypicalα+βduplextitaniuma

5、lloy.Withtheadvantagesofsmalldensity,highstrength,goodcorrosionresistanceandotherexcellentcomprehensiveproperties,titaniumalloyusedwidelyinaerospace,automobilemanufacturing,biomedicineandotherfields.Thelaserweldinghassomecharacteristicswhichcontaingoodappearance,strongenergyconcentration

6、,finegrainsizeandhighefficiency.Itbecomesamainmethodfortitaniumwelding.Whentheweldingpoweris3000W,thepenetrationdepthofthecoatingalsoincreasedobviously.Whentheactiveagentisapplied,the3mmtitaniumalloyplatecanbepenetratedin3200W.ThispapertakestheresearchobjectofTC4titaniumalloy,usinglaserw

7、eldingmethod,studyingtheeffectofY2O3,La2O3,CeO2andNd2O3activefluxonthelaserweldpenetrationandorganizationalbehavior,analyzingthemechanismoftheincreaseofweldpenetrationbyactiveagent.AccordingtotheselffusibleweldingandbuttweldingexperimentofTC4titaniumalloyactivelaserweldin