TA1纯钛潜弧焊接头组织与性能研究

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1、制造技术研究航天制造技术TA1纯钛潜弧焊接头组织与性能研究秦占领胡春海王卫玲（西安航天动力机械厂，西安710025）摘要：针对10mm厚TA1工业纯钛开展高效的、低成本的潜弧焊工艺试验研究。研究结果表明：氦气可有效增加焊缝熔深，通过合理匹配焊接工艺参数，采用纯氦气一次可熔透10mm厚TA1钛板，获得成型美观的焊接接头；拉伸试验结果表明：TA1纯钛潜弧焊接头抗拉强度略低于母材的抗拉强度，可达到母材的93.4%，拉伸试样在显微组织为柱状晶的焊缝区断裂。关键词：TA1纯钛；潜弧焊；显微组织AnalysisofMicrostructureandPropertyforTA1PureTi

2、taniumJointsWeldedbySubmergedArcWeldingQinZhanlingHuChunhaiWangWeiling(Xi’anAerospacePowerMachineFactory,Xi’an710025)Abstract：TA1commercialpuretitaniumwith10mmthickwasweldedbyhighefficientandlow-costsubmersiblearcwelding.Theresultsshowedthat,usingheliumasshielding-gascanremarkablyimprovewel

3、dpenetration.Thehighqualityweldedjointwasobtainedandthetitaniumplateof10mmthickTA1canbepenetratedbyusingappropriateparametersandpureheliumgas.Thetensiletestresultsindicatedthat,thetensilestrengthofsubmersiblearcweldjointisashighas93.4percentofthatbasemetal,slightlylowerstrengththanbasemetal

4、.Alltensilesamplesfracturedatweldzone,whichzoneconsistsofcolumnargrain.Keywords：TA1puretitanium；submersiblearcwelding；microstructure1引言输入使焊缝金属过热产生脆化和带来较大的焊接变[2]形。钛及其合金由于具有高的比强度，优良的耐热、潜弧焊采用氦气作为保护气体，在电弧力和氦气耐蚀性及良好的焊接性，已经广泛地应用到航空航的共同作用下，焊接时电弧的吹力可排除焊缝处的熔天、化工工业等领域。因钛活性很强，随着温度的升融金属，从而使电极电弧下潜到工件表面以

5、下，由于高，固态下能强烈地吸收空气中的氢、氧、氮，焊接其热效率较高，焊接熔深大，非常适合于厚板钛合金接头的塑性和韧性迅速下降，因此，在焊接过程中需的焊接，相比真空电子束焊接，摆脱了钛合金构件对[3]严格地控制热反应和氢、氧、氮的污染，提高了焊接真空室空间要求的局限，效率高且成本更低。目前，[1][3，4]的难度。钨极氩弧焊（即TIG焊）作为工业常用的有关钛及钛合金的潜弧焊研究的报道较少，本文熔焊方法，由于钨电极的载流能力有限，电弧功率受针对TA1工业纯钛进行潜弧焊接工艺试验，旨在为固到限制，焊接时焊缝熔深较浅，焊接速度低，当进行体火箭发动机中钛合金构件采用一种低成本高质量中厚

6、板焊接时，需要开坡口进行多层多道焊，大的热的焊接方法提供技术支持。作者简介：秦占领（1980-），高级工程师，材料加工工程专业；研究方向：金属材料先进焊接技术。收稿日期：2014-07-2219制造技术研究2014年10月第5期2试验材料及方案焊后沿垂直于焊缝方向的横截面截取金相试样，抛光腐蚀后观察接头的显微组织。选择焊缝成形较好2.1试验材料且内部无缺陷的焊件，按标准制备拉伸试样并进行拉试验选用TA1工业纯钛，规格为t10mm×300mm×伸试验，测量焊接接头的抗拉强度σb。100mm，其化学成分见表1，试验用氦气纯度为99.99%，氩气纯度为99.99%。3试验结果与分析

7、表1TA1工业纯钛化学成分%FeSiNOHCTi3.1氦气对TA1纯钛焊缝熔深的影响0.040.10.020.0750.0050.05余量图1a、图1b为当焊接电流I=240A，U=15V，V=24cm/min，分别采用氩气和氦气进行保护时TA1焊2.2试验方案接接头沿焊缝横截面形貌，由图可以看出，当采用因钛及钛合金材料在空气中放置一段时间后，表100%氩气时，焊接接头熔深为2.1mm，当采用100%面会形成一层致密的氧化膜，很容易从环境大气中吸氦气进行焊接时，焊接接头的熔深达到5.4mm。由此收湿气，