基于红外热成像的TC4钛合金光纤激光焊接接头拉伸力学性能研究

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1、研究论文基于红外热成像的TC4钛合金光纤激光焊接接头拉伸力学性能研究彭欢1’2，段爱琴2，杜学铭1(1．武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉430070；2．中国航空制造技术研究院，北京100024)[摘要】对光纤激光焊接2．5mm厚TC4对接接头的拉伸力学陛能进行研究，其研究方法为在常规的拉伸试验中，附加同步的红外热像测量，实时记录拉伸全过程中试样在力作用下温度场的变化。常规测试结果表明：接头与母材的强度相当，延伸率只达到母材的59．53％。试样温度场测试结果表明：当接头和母材受到的轴向载荷低于屈服强度对应载荷时，接头在热影响区

2、部位会产生较大的应力集中，但接头和母材均未产生明显的塑性变形；当栽荷等于屈服强度对应载荷时，均在宏观屈服点之前发生了微观的塑性变形；当载荷等于抗拉强度对应载荷时，接头发生剧烈塑性变形区域的长度只达到母材的35％，且接头与母材发生剧烈塑性变形区域的长度随拉伸过程的进行逐渐增加。关键词：红外热成像；延伸率；屈服强度；塑性变形区域StudyonTensileMechanicalPropertiesofTC4TitaniumAlloyFiberLaserWeldingJointBasedonInfraredThermalImagingPE

3、NGHuanl一，DUANAiqin2，DUXuemin91(1．SchoolofMaterialScienceandEngineering，WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070，China；2．AVICManufacturingTechnologyInstitute，Beijing100024，China)IABSTRACT】Studyingonthetensilemechanicalpropertiesofbuajointof2．5mmthickTC4weldedbyfiberlase

4、r,ofwhichresearchmethodisapplyingsynchronousinfraredthermalimaginginconventionaltensileexperiment，real·timeac—cordingthechangeoftemperaturefieldofspecimenintensileexperiment．Conventionaltensileexperimentresultsshowthattheweldedjointhassimilarstrengthbutofwhichtheelong

5、ationratejustreached59．53％ofbasematerial．Thespeci-mentemperaturefieldtestresultsshowthat：when，theaxialloadsisbelowtheloadcorrespondstotheyieldstrength，largeryieldstrengthareaappearsintheheataffectedzoneofweldedjoint，butsignificantplasticstraindidnotappear．Whentheloadi

6、sequaltotheloadcorrespondingtoyieldstrength，themicroplasticdeformationappearsbeforemacroscopicyieldpoint．Whentheloadisequaltotheloadcorrespondingtotensiles订ength，thelengthofsevereplasticdeformationzoneofjointreachesonly35％ofthebasemetal，andthelengthofsevereplasticdefo

7、rmationzonegraduallyincreaseswiththestretchingprocess．Keywords：Infraredthermalimaging；Elongationrate；Yieldstrength；PlasticdeformationzoneDOhl0．16080巧．issnl671-833x．2017．14．077钛合金具有比强度高、耐蚀、耐高温等优异的综合性能，光纤激光器是高速、大熔深焊接最适当的热源之一【1】。钛合金多用于航空航天构件，光纤激光焊接是其常用连接方式之一【2l。红外热成像技术通过

8、红外热像仪可以将接收到的红外波段的热辐射能量转换为电信号，图像中的每一个点的灰度值与被测物体上该点发出并到达光电转换器件的辐射能量相对应【3】。在常规静力拉伸试验中附加红外热像测量温度场变化在国内外已有一些研究。杨宏伟问借助红外热成像技术观测到了材