TA15鈦合金電子束焊縫成分調控與接頭力學性能研究.pdf

1、TA15鈦合金為近α型鈦合金，可用來制造飛機隔框、壁板等工作溫度較高、受力較復雜的重要結構零件。電子束焊接技術被譽為二十一世紀的高能束流加工技術，由于生產效率相對弧焊提高幾十倍，并且可以為對氣體敏感的鈦合金提供真空保護環(huán)境，而成為大厚度鈦合金框梁結構制造的一種理想選擇。然而，鈦合金的電子束焊接構件疲勞性能的分散性制約著電子束焊接技術在飛行器大厚度框梁制造中的應用，研究一種改善鈦合金電子束焊接接頭疲勞性能分散性的方法已成為工程師迫在眉睫的

2、重要問題。 本文研究中，在TA15鈦合金電子束焊對接接頭中嵌入純鈦TA1金屬薄片，通過改變焊縫的熔寬來調控焊縫內的母材與嵌入材料的比例，以此實現(xiàn)對焊縫內合金成分含量的控制；通過試驗分析焊縫合金成分含量變化對焊接接頭力學性能的影響，特別是對電子束焊接接頭疲勞性能分散性的所產生的作用。 試驗中進行了均勻焊縫(熔合線近似平行)的電子束焊接工藝的研究，獲得了一系列均勻焊縫的焊接工藝方法。采用能量色散譜(EDS)對焊接接頭及焊縫內

3、元素分布特征的觀察和分析，證明選用適當?shù)暮附庸に噮?shù)可以實現(xiàn)合金元素均勻分布，同時控制焊縫的熔合比可以實現(xiàn)對焊縫內合金元素含量的有效調控。光學顯微鏡的觀察發(fā)現(xiàn)，TA15鈦合金電子束焊縫組織呈網籃狀特征，焊縫內合金元素含量的降低使組織更加細密。 力學性能試驗結果顯示，填充純鈦后的電子束焊縫顯微硬度值下降了23％～30％，沖擊韌性可以提高66.2％，而接頭的強度和塑性基本保持不變；高周疲勞壽命結果顯示，在相同的焊接工藝下，中值疲勞壽