超大厚度TA15鈦合金電子束焊接及熱處理工藝研究.pdf

1、本文研究了工藝參數(shù)對(duì)焊縫橫截面形貌的影響，分析了“小孔效應(yīng)”在超大厚度 TA15鈦合金電子束焊接（≥70mm）的作用。同時(shí)，對(duì)焊接接頭的組織性能不均勻性進(jìn)行了研究，揭示了接頭沿熔寬及熔深方向的組織性能變化規(guī)律。此外，本文還對(duì)TA15電子束焊接接頭的熱處理強(qiáng)化制度進(jìn)行了探索。
　　研究結(jié)果表明，采用相同的工藝參數(shù)對(duì)不同厚度的TA15鈦合金進(jìn)行電子束焊接，焊縫的橫截面形狀特征不發(fā)生改變，但整體形狀尺寸隨著板厚的增加而減??；電子束流大小

2、對(duì)焊縫橫截面形狀影響不大，隨著電子束流的增加，熔深先快速增加后變化趨于平緩，熔寬則表現(xiàn)為先緩慢增長(zhǎng)然后快速增長(zhǎng)；改變聚焦電流可以改變焊縫橫截面形狀，當(dāng)聚焦電流逐漸接近焦點(diǎn)的活性區(qū)時(shí)，焊縫熔深增大、熔寬減小，表面熔寬增大，在活性區(qū)內(nèi)調(diào)整聚焦電流大小，熔深不變。綜合調(diào)節(jié)電子束流和聚焦電流能夠獲得成形良好的平行焊縫。
　　TA15鈦合金電子束焊接頭沿熔寬及熔深方向的微觀組織與性能研究結(jié)果表明：接頭焊縫區(qū)組織由β柱狀晶和晶內(nèi)α馬氏體組成，

3、熱影響區(qū)組織由近焊縫區(qū)至近母材區(qū)α?馬氏體逐漸減少、初生α相逐漸增多；接頭的顯微硬度測(cè)試結(jié)果顯示焊縫區(qū)最高、熱影響區(qū)次之、母材最低，室溫抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度均高于母材，且屈服強(qiáng)度更為明顯，接頭的延伸率及斷面收縮率較母材分別降低了37.2％和8.9%。沿焊縫深度方向，焊縫組織組成不變，β晶粒和α?晶粒尺寸逐漸減小；接頭及焊縫金屬的顯微硬度沿深度方向的分布、大小基本不變；隨焊縫深度增加，接頭強(qiáng)度略微降低、塑性升高，純焊縫金屬室溫拉伸性能無明顯

4、變化；接頭沖擊韌性和斷裂韌性均隨焊縫深度的增加而降低，接頭下部的沖擊韌性值和斷裂韌性K1C分別比接頭上部減小了15.3%和17.6%。
　　研究了經(jīng)過970℃（α＋β兩相區(qū)上部）、860℃（α＋β兩相區(qū)中部）及800℃（α＋β兩相區(qū)下部）不同熱處理對(duì)接頭組織與性能的影響。結(jié)果表明，接頭母材組織經(jīng)過不同熱處理后形態(tài)仍為雙態(tài)組織，β轉(zhuǎn)基體中的次生α隨熱處理溫度的升高發(fā)生合并和長(zhǎng)大，近焊縫熱影響區(qū)和焊縫區(qū)發(fā)生不同程度的α?→α相變，溫度

5、越高相變?cè)匠浞?；隨著熱處理溫度的升高，焊縫區(qū)顯微硬度逐漸降低，接頭室溫和高溫拉伸強(qiáng)度降低，延伸率和斷面收縮率升高，沖擊韌性值快速增長(zhǎng)，室溫及高溫沖擊韌性值漲幅分別達(dá)111.6%和72.8%。經(jīng)過860℃熱處理后的接頭具有最優(yōu)的疲勞性能，疲勞極限值為734.5MPa，相比較800℃和970℃分別提高了5.7%和8.2%，當(dāng)處于較高應(yīng)力水平時(shí)（大于700 MPa），經(jīng)970℃熱處理后的接頭比800℃熱處理的接頭具有更高的疲勞壽命，在低應(yīng)力（