TC4焊接接头的外物冲击损伤微观组织分析

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1、第34卷第6期2016年12月中国民航大学学报JoURNALOFCIVⅡ。AVIATIONUNIVERSITYoFCH"qAV01．34No．6December2016TC4焊接接头的外物冲击损伤微观组织分析纪朝辉，许东成，贾鹏(中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津300300)摘要：采用微束等离子弧在钛合金上进行堆焊，用落锤法模拟发动机压气机叶片工作过程中受到的外物损伤，研究冲击后钛合金母材、热影响区、堆焊层损伤部位的缺口尺寸和微观组织。试验结果表明：冲击缺口深度和宽度随冲击能量的增加而线性增加；冲击能量相同，堆焊层FOD尺寸最大，其次是

2、热影响区，母材缺口尺寸最小：落锤法产生的FOD损伤有表面裂纹、亚表面塑性变形、亚表面微孔、亚表面裂纹和绝热剪切带；冲击功为4．8J时，钛合金母材、热影响区、堆焊层出现微孔，热影响区、堆焊层绝热剪切带的微孔在剪切力的作用下发展成裂纹。关键词：外物冲击损伤；TC4钛合金；焊接接头；微束等离子弧焊接；微观组织中图分类号：TG456．2：V232．4文献标志码：A文章编号：1674—5590(2016)06—0043—04MicrostructureofTC4weldedjointd锄agedbyforeignobjectJIZh∞hui，XUDon擎hen萤JIA

3、Peng(c面订A妇啦Ain∞n^i础ss帆dA瓶n抛凡帆ce‰y￡曲矿兀Ⅱ巧i凡，甜％死耐轨3003吣吼i胍)Abstract：FOD(foreignobjectdamage)simulationofaircraftenginecompressorbladesisconductedbydmphammermethodonTC4weldedjointwithmicr0plasmaarcwelding，studyingthemicI_0stmcture，depthandwidthofFOD．Resultsshowthatthedepthandwid山ofFODi

4、ncreaselinearlywiththeimpactabsorbingenergy．GiVenthesameimpactabsorbingenergy，thesizeofFODreachesitsmaximumatsurfacinglayer，thenatHAZ(heat甜kctedzone)，andminimumatbase—metal．Thedamagefo珊generatedbydmphammerme山odincludessu—’acecmcks，subsud．aceplasticdefo肌ation，subsurfacemicmvoid，subs

5、ud．acecracksandadiabaticshearzones．GiVen4～8Jimpactabsorbingenergy，micmvoid印pearesatthebasetitaniumalloymetal，HAZasweUassud．acinglayer，andisdevelopedintocracksundertheactionofshearfbrcesatH—～Zandadiabaticshearzones．Keywords：foreignobjectdamage；TC4titaniumalloy；weldedjoint；micmplasma

6、aI℃welding；micmstructure航空发动机地面试车、起飞、降落过程中，小石块、砂砾等硬质颗粒随高速气流吸入发动机，造成叶片的冲击损伤称为外物损伤(FOD，foreignobjectdama—ge)，叶片FOD引起的失效是影响航空发动机安全性、可靠性、经济性的一个重要因素㈣，美国从上世纪50年代开始进行相关预防性措施的研究，但目前对于毫米量级外物引起的FOD总是难以避免M。压气机叶片在服役过程中因气流冲刷等原因经常在叶片前缘和后缘等部位出现尺寸缺失，发动机原厂家推荐采用堆焊技术修复压气机叶片同。由于叶片焊接接头的组织性能与母材不一致，外物损伤机

7、理与母材也存在差异，目前国内尚未展开针对焊接修复叶片的FOD损伤及疲劳失效分析的研究。本文采用落锤法模拟钛合金焊接接头受到的外物损伤，以当量能量冲击后，研究焊接接头的损伤尺寸和微观组织形貌。1试验材料及方法1．1试验材料试验用TC4钛合金为宝鸡钛业股份有限公司生产的钛合金板，厚度为1．0mm，符合标准GJB2921—1997，退火状态供货。焊丝采用UnitedStatesWeldingCorporation生产的Tc4钛台全捍丝，符合标准AMS4954。钛合金和焊丝的成分如表1所示。收稿日期：2叭6—03—10；修回日期：2016一04—13基金项目：民航科

8、技创新引导资金项目(MRHD20130104)作者简