ta15钛合金电子束焊接气孔的形成分析

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1、俘掳生产应用TA15钛合金电子束焊接气孔的形成分析南昌航空大学(330036)张建伟邢丽北京航空制造工程研究所高能柬流加工技术重点实验室(100024)毛智勇付鹏飞摘要针对TA15钛合金电子束焊接中微气孔产生的原因进行了分析。材料表面的水分、油污及氧化物是电子束焊接产生氢气孑L的主要来源，焊接前要用合理的方法进行清理。TA15钛合金中的A1元素由于熔沸点较低，容易产生蒸汽型气孔，且这种蒸汽型气孔内壁比较粗糙，形状不规则。关键词：TA15钛合金电子束焊接气孔中图分类号：TG456．3孔的形成进行了一些研究，主要是从

2、材料表面状态及0前言工艺参数的影响进行了研究。一般认为，氢是钛TAI5钛合金具有较好的综合力学性能和工艺性能，合金电子束焊接过程中微小气孔的主要成因，但低沸TA15作为一种中等强度、高铝当量近型钛合金，既有点合金元素的蒸发也会形成气孔。文中对电子束焊接较高的强度，又有良好的焊接性能。与美国等西方国家TA15钛合金气孑L的成因进行了分析。广泛使用的rri_l5Al4V合金比较，当工作温度高到4501气孔的形成原因分析～500时，TA15合金的强度优越性明显，可高出100～150MPa。因此，TA15合金可作为飞机结

3、构的主要用1．1表层物质的影响材，在飞机结构中有着广阔的应用前景¨。许多研究者认为钛合金表面的氢气孑L主要是}丰1材真空电子束焊接技术具有能量集中、深宽比大、焊料表面的氧化物、杂质、油污造成的。钛合金放置在空接区变形小、易于控制等优点，采用能量集中的焊接技气中时间较长，容易在表面形成TiO，为了进行初步的术无疑是焊接钛合金的首选方法之一l3』。但是真空验证，把TA15钛合金母材分成两组，一组先进行表面电子束焊接TA15钛合金时，存在一定的气孔倾向，且清理处理，然后用酒精擦拭，随即进行表面能谱分析。存在的气孔类型不

4、同。常温时，钛合金比较稳定，但在另一组表面清理后放置在空气中一段时间，然后进行250oC时就开始吸氢。国内外对电子束焊接钛合金气表面能谱分析。分析结果见表1。表1母材不同状态的表面能谱分析结果(摩尔分数，％)从分析结果可以看出，表面清理后的母材表面经面没有氧化物杂质。钛合金表面的TiO，吸湿性较强，过较长时间放置后，表面含有C，O物质生成。对于钛易吸附空气中的水分，焊接时如果进入熔池，则会增加合金，在室温下这些物质只能是TiO、氧化铁等物质。焊缝中的氢含量，如果这些氢气不能及时逸出，就会在而经过表面清理并用酒精擦

5、拭的母材表面很干净，表焊缝中形成气孔。为了进一步说明试样表面污物、油污等吸附物对收稿日期：2013—05—13焊接时形成气孔的影响，准备两组试样进行焊接。一4020q3年第11期俘掳生产应用移件移动，“空腔”内充满了金属蒸汽，且匙孔开口很容易成蒸汽孔。一般情况下，由于电子束焊接中，熔池温度闭合。由于电子束焊接速度较快，空腔内的金属蒸汽很高，焊缝中的合金元素会由于蒸发、飞溅，其含量应温度下降较慢，匙孔中的Al蒸汽可能会残存在高温熔比母材低，而一些气孔内壁Al的含量比焊缝中Al元素池中，如果Al蒸汽来不及逸出，滞留在

6、焊缝中，最终形的平均含量高。表2TA15钛合金的化学成分(质量分数，％)表3Al元素在不同温度下的饱和蒸汽压以清理后的材料要及时焊接。温度℃蒸汽压Pa(2)TA15钛合金中熔沸点较低的Al合金元素容易蒸发，金属蒸汽易滞留在液态熔池中，这是产生蒸汽8081．33×10型气孔的主要原因。8901．33×10一9971．331l2413．3参考文献]1j]2j134516j7820581X10沙爱学，张旺峰，储俊鹏，等．TA15钛合金及其在飞机结构中的应用前景[J]．钛工业进展，2003，20(5)：90—94．籍龙波

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