TC17(α﹢β)∕TC17(β)钛合金线性摩擦焊接头组织与力学性能

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1、焊接技术WELDINGTECHNOLOGYTC17（α+β）/TC17（β）钛合金线性摩擦焊接头组织与力学性能StructureandMechanicalPropertyofTC17(α+β)andTC17(β)LinearFrictionWeldingJoint中航工业北京航空制造工程研究所李菊张田仓郭德伦郎波江乐天[摘要]针对用TC17（α+β）、TC17（β）钛合金材料，TC17钛合金的焊接，但是对待焊界面的焊前清理要求开展了线性摩擦焊接头组织和力学性能研究。结果表严格，焊接过程需要保护气或者必须在真空条件下进行明：焊接接头共分为TC17（α+β）母材区、TC17（α+β）焊

2、接，而且焊接接头的性能不稳定。而线性摩擦焊技热力影响区、焊缝区、TC17（β）热力影响区、TC17（β）术以其固态连接形成的高质量焊缝、无烟尘和飞溅、无母材区5个部分；力学性能测试结果表明，试验温度为需填充材料和气体保护、焊缝缺陷少等优点，可以克服室温、200℃、300℃、400℃时，TC17（α+β）/TC17（β）上述焊接方法存在的一些缺点。线性摩擦焊接头抗拉强度均达到母材的97%，试验温度文中针对TC17（α+β）和TC17（β）钛合金材料，为400℃时，持久强度达到母材的95%。开展异种组织钛合金线性摩擦焊工艺研究，分析了线性关键词：线性摩擦焊TC17钛合金组织力学摩擦焊接

3、头组织及力学性能。性能[ABSTRACT]Themicrostructureandmechanical1 试验材料及方法propertiesoflinearfrictionweldedTC17(α+β)/TC17(β)试验件尺寸为130mm（L）×20mm（W）×75mmjointareinvestigated.Theresultsshowthatfivedifferent（H）的TC17（α+β）钛合金和TC17（β）钛合金，焊接2structuresareexistedinlinearfrictionweldedjoint,i.e.面积1500mm，其化学成分如表1所示。TC1

4、7(α+β)basemetal,thermomechanicallyaffectedzone表1TC17钛合金的化学成分（质量分数）%(TMAZ)ofTC17(α+β),weldzone,thermomechanicallyTiAlSnZrMoCrONCHFeaffectedzone(TMAZ)ofTC17(β),TC17(β)basemetal.Thetensilestrengthofjointreachestoabout97%ofthe基4.61.721.914.013.810.1370.0110.0230.056﹤0.1体basemetalundertheconditions

5、oftheroomtempera-ture,200℃,300℃and400℃.Thecreeprupturestrengthof待焊试件装夹在线性摩擦焊设备上，焊前用丙酮擦jointreachestoabout95%ofthebasemetal.拭待焊界面，焊后沿着垂直于摩擦面方向截取金相试样Keywords:LinearfrictionweldingTC17Tita-和力学性能试样，对金相试样研磨抛光并用氢氟酸、硝niumalloyMicrostructureMechanicalproperty酸的水溶液腐蚀后，利用光学显微镜（OPM）和扫描电DOI:10.16080/j.iss

6、n1671-833x.2015.03.068镜（SEM）进行接头微观组织观察。TC17钛合金名义成分为Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2 接头组织分析2Zr，不但具有（α+β）型钛合金的特点，也具有β型钛合2.1 接头宏观组织金的某些特点。该合金具有强度高、断裂韧度好、淬透图1为TC17（α+β）/TC17（β）钛合金线性摩擦焊性高和锻造温度范围宽等一系列优点，能够满足损伤容接头宏观组织。TC17（α+β）/TC17（β）线性摩擦焊接限设计的需要和高结构效益、高可靠性及低制造成本的头可以划分为5个区域，分别是：TC17（α+β）母材区、[1]要求。该合金主要用于制造发动机风扇

7、、压气机盘件TC17（α+β）热力影响区（TMAZ）、焊缝区、TC17（β）热和大截面的锻件。良好的综合力学性能使得TC17钛合力影响区、TC17（β）母材区。[2]金在航空工业上得到广泛的应用。2.2 母材组织用于焊接TC17钛合金的方法有氩弧焊、电子束图2（a）为TC17（α+β）母材微观组织，从图中可[3]焊、钎焊、扩散焊等方法，这些焊接方法虽然能够实现以看到母材组织由β转变组织及等轴α相组成，这些68航空制造技术·2015年第3期焊接技术焊接技术WELDING