TC4钛合金激光焊接头组织及超塑性能研究.pdf

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1、HotWorkingTechnology2013，Vo1．42，No．21TC4钛合金激光焊接头组织及超塑性能研究刘佳佳。张艳苓，韩秀全。黄继华(1．北京航空制造工程研究所金属成形技术研究室，北京100024；2．北京科技大学，北京100083)摘要：以TC4钛合金为研究对象，针对钛合金激光焊接接头开展了超塑性基础试验研究。对TC4钛合金激光焊搭接接头在温度870~900℃、初始应变速率0．001～O．01S条件下的组织和变形规律进行了观察和测试；通过超塑成形／激光焊工艺模拟件成形试验，初步探索了超塑成形／激光焊组合工艺用于制备空心构件制造的工

2、艺适应性，为超塑成形／激光焊组合工艺在航空航天领域的应用奠定了基础。关键词：TC4钛合金；激光焊；超塑性；微观组织；空心构件中图分类号：TG456．6：TG146．2+3文献标识码：A文章编号：1001．3814(2013)21—0046—03ReasearchonMicrostructuresandSuperplasticPropertiesofTi6AI4VAlloyLaserWeldedJointLIUJiajia，ZHANGYanling，HANXiuquan，HUANGJihua2(1．MetalFormingTechnologyDe

3、pt．，AVICBeijingAeronauticalManufacturingTechnologyResearchInstitute，Beijing100024；2．UniversityOfScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083)Abstract：ThesuperplasticexperimentsofTC4LW(1aserwelding)jointswereconductedsystematically．ThemicrostructureandperformanceofTC4lapjointsof

4、Lwwereanalyzedwhenthejointshadbeenexperiencedsuperplasticdeformationattheconditionsof850．920℃and0．001S．1．0．O1S一．ThestructureformingwastestbySPF／LBW．TheprocessadaptabilitytofabricatehollowcomponentsbySPF／LBWwasexploredwhichcontributestotheapplicationsofSPF／LBWprocess．Keywords

5、：Ti6A14Valloy；laserwelding；superplasticity；microstructure；hollowstructure钛合金超塑成形(SPF)、超塑成形／扩散连接造部门的极大关注。波音公司和华盛顿州立大学联fSPF／DB)技术是一种低成本、高效益、近无余量的成合开发了“SPL”(SuperplasticForming&Laser形技术，可用于制造多层空心的轻量化结构，从而达Welding)工艺[3]，采用超塑成形／激光焊接组合新工到降低结构重量、提高结构完整性和承载效率的目艺，开展了钛合金、不锈钢等材料的多层结构的研

6、的，在飞机、发动机构件制造方面具有独特的技术优制。北京航空制造工程研究所探索了采用超塑成形势【】-2]。传统的SPF／DB组合工艺存在一定的局限性，／激光焊组合工艺技术制造多层、复杂、空心构件的如扩散连接所需的温度高。通常在900~920℃之工艺适应性[4]。本文以TC4钛合金为研究对象，研究间；所需的时间长，一般需要1～2h。在一个热循环了钛合金激光焊接接头在超塑变形前后的组织及相中完成超塑成形和扩散连接，材料在900℃以上高关性能，为钛合金超塑成形／激光焊接组合工艺在温条件下停留的时间较长，容易引起钛合金晶粒长多层空心结构的工程化应用奠定了

7、基础。大．导致零件成形后力学性能下降．特别是疲劳性能1试验材料及方法下降较为明显。为了克服传统工艺的不足，近年来，国外超塑成试验采用退火态TC4钛合金板材，厚度为0．8形／激光焊接组合工艺替代超塑成形／扩散连接的mm，板材的原始组织如图l所示。激光焊接试验在研究正尝试开展。由于这种工艺方法能够大大缩短Lase4000CO轴流激光器上进行，焊接工艺参数为：SPF／DB零件的制造周期，提高成品率，引起航空制1000W、3．0m／min，焊接接头形式如图2所示。分别在温度870、900℃和初始应变速率lxlO。和l~10。s。变形条件下，对TC4钛合

8、金激光搭接接头进行超收稿日期：2013-02—21塑拉伸试验，分析激光焊接接头的超塑性变形规律。作者简介：刘佳佳(1984一)，女，北京人，工程师，本