鈦合金與不銹鋼的激光焊接研究.pdf

1、本課題對TA2與304不銹鋼進行了激光焊接試驗，分析了不添加及添加中間過渡金屬的條件下，TA2與304不銹鋼的焊接性，研究了中間過渡金屬的不同組合、不同寬度對接頭組織和性能的影響。通過光學顯微鏡、掃描電鏡、XRD對接頭的組織、物相和斷口形貌進行分析，通過抗拉強度和顯微硬度測試對接頭的力學性能作出評價，采用ANSYS軟件對TA2/304不銹鋼直接激光對焊與加5mmCu/V中間過渡金屬的激光對焊的溫度場和應力場進行數(shù)值模擬，并通過實測殘余應

2、力對模擬結果進行驗證。研究表明：
　　TA2/304SS直接對接焊后就發(fā)生開裂，并斷裂在鋼側，焊縫內生成大量的脆性Ti-Fe系列化合物?；谟绊懞附淤|量的關鍵問題，提出了在界面處，使固溶體代替金屬化合物的想法。
　　本課題首先采用單獨的V作為過渡金屬來連接鈦與鋼，當分別采用2mm、3mm、4mm、5mm寬的V過渡段時，可以有效的阻止Ti與Fe的結合，接頭是由TA2/V接頭，未熔 V和 V/304接頭三個部分組成，每個界面只有

3、固溶體。最高的接頭強度為5mm過渡段的，有314.2MPa。加入1mmV過渡層時，焊后試樣就斷裂，中間已生成脆性化合物。當分別加入2mm-5mm寬的Cu/V過渡段時，接頭由TA2/V接頭、未熔V區(qū)、V/Cu接頭、未熔Cu區(qū)、Cu/304接頭五個部分組成，接頭強度最高的是5mm過渡段的，為297.3MPa。采用1mmCu/V過渡層時，在兩條焊縫中間出現(xiàn)未熔釩層，斷裂起源于此，接頭強度為135.8MPa。在1mmCu/V基礎上，減少釩層的寬

4、度為0.5mm，兩條焊縫交界處未熔釩層厚度減少，拉伸強度為243.3MPa。試驗在減少 V層厚度基礎上，第二道激光束往銅側偏移0.1mm，接頭強度為251.5MPa。
　　TA2與304SS焊接溫度場與應力場模擬結果表明，激光焊過程中溫度上升、下降非?？?，焊縫凝固過程為極端非平衡過程。直接對接焊應力結果表明最大的拉應力存在于鋼側界面化合物區(qū)。加入 Cu/V過渡段后的最終殘余應力分布的比直接激光焊更加均勻，銅由于塑性好，緩解了應力的