變厚度TC4-BTi6431S鈦合金激光雙面焊接工藝基礎(chǔ)研究.pdf

1、為實(shí)現(xiàn)變厚度TC4-BTi6431S異種鈦合金板材可靠連接，滿足變形小、缺陷少、高溫強(qiáng)度高等要求，本文采用了漸變功率光纖激光雙面焊接的新工藝。
　　首先對等厚度TC4/BTi6431S同種/異種鈦合金進(jìn)行激光焊接工藝實(shí)驗(yàn)，獲得合適的工藝參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行TC4厚板（10mm）漸變功率激光堆焊，獲得焊接工藝與熔深數(shù)據(jù)庫。進(jìn)而進(jìn)行變厚度TC4-BTi6431S異種鈦合金激光雙面焊接實(shí)驗(yàn)。研究了焊接速度、激光熱輸入、搭接率對變厚度鈦

2、合金板雙面焊接焊縫質(zhì)量的影響。
　　采用TEM對TC4-BTi6431S異種鈦合金焊縫析出相進(jìn)行了分析。采用金相顯微鏡、XRD和SEM對TC4-BTi6431S異種鈦合金母材和焊縫相組成以及微觀組織進(jìn)行了分析。利用LECO Hardness Mapping設(shè)備對異種鈦合金焊接接頭進(jìn)行顯微硬度測試，獲得了TC4-BTi6431S異種鈦合金接頭硬度分布圖。對TC4/BTi6431S同種異種焊縫進(jìn)行常溫及500℃高溫拉伸測試，研究其常溫

3、及高溫拉伸力學(xué)性能，并分析了斷口形貌。
　　給出如下重要結(jié)果：
　　工藝方面通過采用單面漸變功率堆焊獲得了掃描速度為2m/min時熔深與功率的擬合關(guān)系方程：y=1348+582x，為雙面焊實(shí)現(xiàn)熔深控制和搭接率控制提供指導(dǎo)，獲得了合適搭接率的雙面焊接頭；通過控制熔深、控制搭接率，可以獲得焊接變形滿足使用要求的變厚度焊件；在使用脈沖激光雙面焊接時，焊接變形在連續(xù)激光雙面焊接的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減小。
　　通過一系列物相檢測手段分

4、析鈦合金接頭微觀組織，在BTi6431S側(cè)HAZ發(fā)現(xiàn)了析出相，尺寸在50-100nm范圍內(nèi)；TC4-BTi6431S異種鈦合金焊縫區(qū)組織形貌與BTi6431S-BTi6431S焊縫區(qū)組織相差不大，但兩側(cè)HAZ組織有所差異，在BTi6431S側(cè)HAZ出現(xiàn)了硬度較高的魏氏組織。
　　研究表明：BTi6431S側(cè)HAZ產(chǎn)生硬化，通過XRD/SEM分析及TEM分析發(fā)現(xiàn)該區(qū)存在高硬度的魏氏組織以及存在細(xì)小強(qiáng)化的硬質(zhì)析出相。拉伸測試結(jié)果表明，