TC4钛合金电子束焊接接头组织和性能

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1、第26卷第ll期焊接学报VOI.26NO.ll2005年ll月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONNOvember2005TC4钛合金电子束焊接接头组织和性能ll2l许鸿吉，尹丽香，李晋炜，谢明（l.大连交通大学材料科学与工程学院，辽宁大连ll6028；2.北京航空制造工程研究所，北京l00024）摘要：通过室温拉伸、室温缺口拉伸、显微硬度以及金相分析对TC4钛合金电子束焊接接头的显微组织和性能进行了研究。试验结果表明，用电子束焊接TC4钛合金可获得性能良好的焊接接头，其接头的抗拉强度不低于母材，焊缝的缺口敏感系数均小于l。焊缝区和热影响

2、区的硬度均高于母材，焊缝组织是由较粗大的原始!相转变而成的"'相，即针状马氏体，热影响区组织为均匀且细小的针状马氏体和原始"相的混合物。关键词：TC4钛合金；电子束焊；焊接接头中图分类号：TG402文献标识码：A文章编号：0253-360X（2005）ll-43-04许鸿吉0序言钛合金的活性强，熔化焊时需要用惰性气体或真空进行保护。真空电子束焊接具有加热功率密度大，TC4钛合金是20世纪50年代发展起来的一种焊接速度快，焊接冶金质量好，焊缝窄、焊缝深宽比中等强度的"-!两相型钛合金，它含有6%的"稳大，焊缝及热影响区晶粒细，焊接厚板时效率高，保定元素AI和4%的!稳定元素V。自20

3、世纪80年护可靠等优点，在钛合金的焊接中得到了广泛应［4，5］代以来，在航海、海洋工程、化工、汽车制造等领域的用。［l~3］应用也越来越广泛。在TC4钛合金的各种连接方法中，焊接作为钛l试验材料和试验方法合金加工的重要手段，有着提高材料利用率、减轻结构重量、降低成本等方面的优势，因此，TC4钛合金试验材料为l4mm厚的TC4钛合金板材，固溶焊接方面的研究工作一直被国内外焊接工作者重处理状态供货。采用真空电子束焊接，焊接工艺参视。TC4钛合金在保护良好的条件下可以采用数见表l。焊后接头去应力退火，然后按有关标准TIG、MIG、PAW及电子束焊等多种焊接方法。由于进行室温拉伸、室温缺口

4、拉伸试验。表1TC4钛合金真空电子束焊接工艺参数Table1EBweldingparametersofTC4alloy电弧电压焊接电流基值电流焊接速度工艺参数!a/kV"/mA"b/mA#（/m·min-l）焊接l50354390.8修饰l5038740.3室温拉伸试验按航空工业总公司标准HB接接头横截面方向40kN，加载速率lmm/min。截5l43—96《金属室温拉伸试验方法》进行，拉伸试样取金相试样，焊缝位于试样中心部位。观察TC4钛形式为螺纹圆形试样。室温缺口拉伸试验按HB合金电子束焊接接头的金相组织，并通过显微硬度52l4—96《金属室温缺口拉伸试验方法》进行，焊缝试验测

5、定了焊接接头的硬度分布。位于试样的中间，缺口开在焊缝上。拉伸试验在CSS-2220电子万能试验机上进行，最大载荷在焊2试验结果与分析收稿日期：2005-09-l02.1室温拉伸和室温缺口拉伸试验结果基金项目：国防科工委项目TC4钛合金母材及电子束焊接接头的室温拉伸44焊接学报第26卷焊缝缺口抗拉强度ObH相当高，ObH大约在l400~试验结果见表2。由表2可知，TC4钛合金电子束l500Mpa左右，这比TC4钛合金电子束焊接头室焊接接头的室温抗拉强度与母材很接近，焊接接头温光滑试样的抗拉强度高得多，说明TC4钛合金电的伸长率和断面收缩率也很高，通过对室温拉伸试子束焊接接头的塑性好，

6、对缺口不敏感，其缺口敏感样断裂部位的观察，可以看出，TC4钛合金电子束焊系数均小于l。另外，从表3中还可以看出，试样缺接接头室温拉伸时，其断裂部位均在距焊缝中心较口底部圆弧半径对TC4钛合金电子束焊焊缝的缺远的母材上，说明接头与母材等强。因此采用电子束焊接TC4钛合金可获得室温拉伸性能良好的焊口抗拉强度ObH有一定的影响，半径越大缺口ObH相接接头。表3为TC4钛合金焊缝的室温缺口拉伸应越高，缺口敏感系数越小。试验结果。从表3中可以看出TC4钛合金电子束表2TC4钛合金母材及电子束焊接接头的室温拉伸试验结果Table2ResultsoftensiletestofTC4alloyba

7、semetalandEBWjointatroomtemperature试验温度抗拉强度延伸率断面收缩率材料Op0.2/Mpa拉断位置!/COb/Mpa6（5%）l（%）母材20930860l030母材焊接接头20903.8795.5l3.l29.4母材表3TC4钛合金焊接接头的室温缺口拉伸试验结果Table3ResultsofnotchtensiletestofTC4alloyEBWjointatroomtemperature试验温度缺口底部圆弧半径缺口抗拉强度光滑试