TC18钛合金焊接接头应用性能研究

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1、焊接技术WELDINGTECHNOLOGYTC18钛合金焊接接头应用性能研究ExperimentalStudyofTC18TitaniumAlloyWeldingJoint中航工业第一飞机设计研究院杨健[摘要]采用氩弧焊和电子束焊2种焊接工艺对子束焊进行对焊，其中氩弧焊采用TA20焊丝，焊接接头TC18锻坯进行焊接，按焊接接头试验方法进行了拉伸进行焊后热处理。和冲击试验，获得了焊接接头的强度系数和冲击韧性。试验结果表明，TC18钛合金焊接接头具有良好的焊接2 试验性，同时，对于飞机焊接结构设计应优

2、先选用电子束焊。2.1冲击性能试验关键词:TC18焊接接头氩弧焊电子束焊根据GB2649-1989要求，切取和制备标准夏比冲[ABSTRACT]TC18titaniumalloyforgingwas击试样（V型缺口），按GB2650-1989试验方法，在标准weldedbyTIGweldingandbeamweldingrespectively.摆锤试验机（JBN-300B）上进行TC18焊接接头的室温Theweldingjointstrengthfactorandimpactproperty冲击

3、试验，获得冲击韧性akv。wereattaindbyexperimentalstudy.Theresultshowedthat2.2拉伸性能试验TC18titaniumalloyforgingisweldable,andbeamweld-根据GB2649-1989要求，从焊接接头中部切取和ingshouldbechoosefirstlyforaircraftweldedstructure.制备标准板状拉伸试样，按GB2651-1981试验方法，在Keywords:TC18WeldingjointT

4、IGwelding标准材料试验机（MTS810）上进行TC18焊接接头室温Beamwelding拉伸试验，获得屈服强度σ0.2、抗拉强度σb、延伸率δ5、弹性模量E等性能参数和应力—应变曲线。TC18钛合金是一种α-β型、高强高韧可焊型钛合金，退火后的强度在1080MPa以上，是目前退火状3 试验结果态下强度最高的钛合金，焊接接头强度系数可达90%。3.1冲击性能TC18钛合金的突出优点是空气介质中的淬透截面厚度3.1.1 冲击韧性可达250mm，用TC18钛合金替代传统高强度钢，可实2种焊接接头

5、的冲击韧性如表1所示。现飞机结构减重15%左右，在制造飞机大型承力结构表1夏比冲击性能件方面具有明显优势。焊接作为航空结构制造的一种[1-4]-2重要方法，在国内外进行了大量研究，如伊尔-76飞焊接接头试样akv/J·cm平均机主承力构件采用焊接结构，解决了大型构件的整体制147造问题。目前，国内主要针对TC4、TA15等中强钛合金247[5-7]开展了焊接技术研究，对TC18高强钛合金的焊接34230mm氩弧焊47.6技术研究较少，随着我国大飞机的研制，钛合金焊接结446构将成为一种重要的结构形

6、式，尤其是大型钛合金焊接556结构。基于此，本文针对TC18锻件开展焊接接头性能115试验研究，通过对比研究两种不同焊接工艺接头静强222度（拉伸性能、冲击性能），以验证TC18钛合金的可焊接323性，获得焊接接头强度系数，为飞机设计提供基础数据。30mm电子束22.5焊4265261 试验件623考虑到大飞机对钛合金的需求规格，锻坯选用直母材≥25径350mm的TC18棒材锻造，在简易模具上锻造成厚度45mm的锻坯，然后再机加成30mm厚坯料，按GJB3.1.2 冲击断裂2744A-2007复验

7、合格后，分别采用氩弧焊（U型）和电2种焊接接头的冲击断裂试样如图1。2014年第8期·航空制造技术17焊接技术WELDINGTECHNOLOGY从图1（a）、（b）看，2种焊接接头冲击试样均断裂1000缺口处即焊缝部位，试验结果有效，同时表明2种焊接800工艺和机械加工工艺稳定。600应力/MPa40020000.0050.0100.0150.0200.0250.030-1应变/mm·min（a）30mm氩弧焊12001000（a）30mm氩弧焊（b）30mm电子束焊800图1冲击断裂试样Fig.

8、1Impactfracturespecimen6003.2拉伸性能应力/MPa4003.2.1 拉伸性能2种焊接接头的拉伸性能见表2和表3。200表230mm氩弧焊拉伸性能00.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.040焊接接头试样σ/MPaσ/MPaδ/%E/GPa-10.2b5应变/mm·min1823.29886.796.30117.97（b）30mm电子束焊2803.44867.395.55114.82图2焊接接头拉伸应力-应变曲线Fig.