TA18(Ti-3Al-2.5V)是(shi)美國20世紀60年代末研制的一種(zhong)近α型鈦(tai)合(he)金,因(yin)其具有良好的力學性(xing)能(neng)、加工性(xing)能(neng)和優于TC4鈦(tai)合(he)金的焊接性(xing)能(neng),被(bei)廣(guang)泛用(yong)作航(hang)空管材(cai)(cai)[1]。相比不(bu)銹鋼或鋁合(he)金管材(cai)(cai),TA18鈦(tai)合(he)金管材(cai)(cai)不(bu)僅能(neng)承受更大的工作壓力,還能(neng)滿(man)足(zu)航(hang)空航(hang)天領(ling)域對可靠性(xing)及持久性(xing)的要(yao)求[2]。

在工程應用過程中,鈦合金管材、板材和型材均會受到空間位置及裝配精度的限制,勢必要采用合適的焊接方法對其進行連接[3-4]。在實際應用中,TA18鈦合金管(guan)材常以無(wu)縫(feng)管(guan)的(de)形式(shi)使(shi)用,因而對(dui)于TA18鈦合金的(de)研(yan)究主要集中在軋制及(ji)無(wu)縫(feng)管(guan)加工方(fang)面[5-7]。

隨(sui)著(zhu)鈦(tai)焊(han)(han)(han)(han)管(guan)(guan)制(zhi)備技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展,相比無縫鈦(tai)管(guan)(guan),鈦(tai)焊(han)(han)(han)(han)管(guan)(guan)在制(zhi)造成本(ben)、綠色高效(xiao)、壁厚均勻(yun)一致性(xing)等方面顯(xian)示出一定的(de)優勢(shi),并已在某(mou)些領域取代無縫鈦(tai)管(guan)(guan)獲(huo)得應用(yong)(yong)[8]。然而(er),現階段針對(dui)TA18鈦(tai)合(he)金焊(han)(han)(han)(han)管(guan)(guan)的(de)研(yan)究(jiu)較少,尤其是焊(han)(han)(han)(han)縫對(dui)服役性(xing)能的(de)影響(xiang)有待深入研(yan)究(jiu)。因(yin)此,分別采用(yong)(yong)鈦(tai)焊(han)(han)(han)(han)管(guan)(guan)工業(ye)生產中常(chang)用(yong)(yong)的(de)直流(liu)鎢極氬(ya)弧焊(han)(han)(han)(han)(直流(liu)TIG)、脈沖(chong)鎢極氬(ya)弧焊(han)(han)(han)(han)(脈沖(chong)TIG)和(he)激光焊(han)(han)(han)(han)接(jie)工藝對(dui)TA18鈦(tai)合(he)金板材進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)接(jie),研(yan)究(jiu)不同(tong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)工藝對(dui)焊(han)(han)(han)(han)縫幾何形狀、顯(xian)微組(zu)織及力學性(xing)能的(de)影響(xiang),以(yi)期為TA18鈦(tai)合(he)金焊(han)(han)(han)(han)管(guan)(guan)的(de)研(yan)發(fa)提(ti)供一定的(de)理論依據(ju)和(he)技(ji)術(shu)參考,推進(jin)鈦(tai)合(he)金焊(han)(han)(han)(han)管(guan)(guan)的(de)生產應用(yong)(yong)。

1、實驗

實(shi)驗材料為2mm厚的TA18鈦(tai)合金冷軋帶卷(juan),其化學成(cheng)分如表1所示。從冷軋鈦(tai)帶卷(juan)上(shang)切取試(shi)樣,規格(ge)為500mm×100mm×2mm。

采用直流TIG、脈沖(chong)(chong)TIG和(he)激光焊接3種方(fang)式分別沿著板材軋(ya)制方(fang)向焊接TA18鈦(tai)合金板材。施焊前,用砂紙打磨(mo)試樣表面,然后(hou)用酒(jiu)精沖(chong)(chong)洗,烘干。

TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)和(he)激光(guang)(guang)(guang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)過程中(zhong)均采用(yong)(yong)純(chun)氬氣(qi)對高溫焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)熔池區域進行雙面(mian)保護(hu)(hu),其中(zhong)鎢(wu)極保護(hu)(hu)噴嘴氣(qi)體流(liu)量為(wei)8L/min,焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)拖罩(zhao)氣(qi)體流(liu)量為(wei)10L/min,背面(mian)保護(hu)(hu)氣(qi)體流(liu)量為(wei)10L/min。TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)機型(xing)(xing)號為(wei)松下YC-400TX4型(xing)(xing),激光(guang)(guang)(guang)器(qi)為(wei)6000W光(guang)(guang)(guang)纖激光(guang)(guang)(guang)器(qi),焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)工藝參數如表2所示(shi)。在使用(yong)(yong)脈(mo)(mo)沖TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi),基值電(dian)(dian)流(liu)是峰值電(dian)(dian)流(liu)的(de)20%,同時(shi)脈(mo)(mo)沖頻(pin)率設定為(wei)200Hz,有利于降低(di)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)總體的(de)熱輸(shu)入,方便(bian)控制(zhi)熔池的(de)形貌和(he)尺寸,使得(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)道表面(mian)紋(wen)理光(guang)(guang)(guang)滑。脈(mo)(mo)沖TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)的(de)平均電(dian)(dian)流(liu)為(wei)180A,直流(liu)TIG焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)的(de)電(dian)(dian)流(liu)為(wei)215A。

按圖1所示,采用激光切割(ge)機(ji)在TA18鈦合金(jin)焊(han)接(jie)接(jie)頭位(wei)置(zhi)截取金(jin)相(xiang)(xiang)試樣和力學(xue)性能試樣。金(jin)相(xiang)(xiang)試樣經過(guo)磨拋(pao)后,用Kroll試劑(ji)進行腐蝕。采用XJZ-6A型(xing)光學(xue)顯(xian)微鏡觀察焊(han)接(jie)接(jie)頭組織,并用402MVA型(xing)顯(xian)微硬度(du)計測量焊(han)接(jie)接(jie)頭不同(tong)位(wei)置(zhi)的顯(xian)微硬度(du),加(jia)(jia)載(zai)載(zai)荷(he)為9.8N,持續時間(jian)(jian)為15s。拉(la)伸試樣按照(zhao)GB/T2651—2008加(jia)(jia)工,標距長度(du)為100mm。采用CMT5105型(xing)萬能試驗機(ji)進行室溫拉(la)伸性能測試,拉(la)伸速(su)率(lv)在試樣屈服(fu)之前為0.2mm/min,之后增加(jia)(jia)至20mm/min。彎曲(qu)試樣按照(zhao)GB/T2653—2008加(jia)(jia)工,壓頭直(zhi)徑為6mm,下(xia)壓頭間(jian)(jian)距為12mm,彎曲(qu)速(su)率(lv)為60mm/min。

2、結果與分析

2.1宏觀形貌

圖2為不(bu)同焊接工(gong)藝下(xia)TA18鈦(tai)合金焊接接頭表面(mian)的宏觀形貌,焊縫及熱(re)影響區(qu)寬度如表3所示。

從圖2可(ke)以(yi)看出,TIG焊(han)(han)(han)接(jie)和(he)激(ji)光(guang)焊(han)(han)(han)接(jie)都可(ke)實現TA18鈦(tai)合金板材雙面良(liang)好成形,焊(han)(han)(han)縫正面和(he)背面均連續(xu)均勻。由于(yu)(yu)直流(liu)TIG焊(han)(han)(han)接(jie)熱(re)(re)輸(shu)入(ru)較大,焊(han)(han)(han)縫寬度達到8.72mm;采用(yong)脈(mo)沖(chong)TIG焊(han)(han)(han)接(jie)時,高頻脈(mo)沖(chong)促使電(dian)弧能量(liang)集(ji)中,整體的焊(han)(han)(han)接(jie)熱(re)(re)輸(shu)入(ru)減小,焊(han)(han)(han)縫寬度降低至7.40mm;而激(ji)光(guang)焊(han)(han)(han)接(jie)過程(cheng)中激(ji)光(guang)束(shu)具有更強的穿透性且激(ji)光(guang)能量(liang)更加(jia)集(ji)中,致使激(ji)光(guang)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭焊(han)(han)(han)縫和(he)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區寬度均明顯降低,焊(han)(han)(han)縫寬度僅為2.66mm,相比于(yu)(yu)直流(liu)TIG焊(han)(han)(han)接(jie)降低約69.5%。

激光焊(han)(han)(han)(han)接具有最快的熔(rong)池(chi)加熱(re)和冷卻(que)速度,熔(rong)池(chi)高溫停留(liu)時間短,液態金屬(shu)流(liu)動性差,熔(rong)池(chi)中(zhong)心的液態金屬(shu)不能(neng)及時回流(liu)到(dao)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)兩(liang)側(ce),導致(zhi)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)兩(liang)側(ce)咬(yao)邊缺陷增加。而(er)脈沖TIG焊(han)(han)(han)(han)接可對焊(han)(han)(han)(han)接熔(rong)池(chi)的流(liu)動性進(jin)行調控,因而(er)能(neng)夠(gou)更好(hao)地(di)控制焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)熔(rong)透行為、焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)寬度和咬(yao)邊。相比激光焊(han)(han)(han)(han)接,脈沖TIG焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)心位(wei)置熔(rong)池(chi)下塌(ta)降低,熱(re)影(ying)響區(qu)位(wei)置的熔(rong)池(chi)咬(yao)邊也得到(dao)一定(ding)削弱。

2.2顯微組織

圖(tu)(tu)(tu)3為(wei)(wei)不同(tong)(tong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)工藝(yi)下TA18鈦合(he)金(jin)(jin)(jin)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)(de)橫截面形(xing)貌。圖(tu)(tu)(tu)4為(wei)(wei)TA18鈦合(he)金(jin)(jin)(jin)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)橫截面組(zu)(zu)成(cheng)區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)示意(yi)圖(tu)(tu)(tu)。由圖(tu)(tu)(tu)4可(ke)以(yi)(yi)看(kan)(kan)出,TA18鈦合(he)金(jin)(jin)(jin)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)主要分為(wei)(wei)母(mu)材(cai)(basemetal,BM)、熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(heataffectedzone,HAZ)和(he)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)(weldzone,WZ),而(er)熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)根(gen)據受熱(re)情況分為(wei)(wei)粗晶(jing)熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(coarsegrainheataffectedzone,CGHAZ)和(he)細晶(jing)熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(finegrainheataffectedzone,FGHAZ)。從圖(tu)(tu)(tu)3可(ke)以(yi)(yi)看(kan)(kan)出,直(zhi)流(liu)TIG焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)粗晶(jing)熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)粒呈現鑄態(tai)組(zu)(zu)織特(te)征。脈沖(chong)TIG焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)方式能夠降低焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)熔(rong)(rong)(rong)池(chi)的(de)(de)(de)(de)整體熱(re)輸入,同(tong)(tong)時(shi)峰值電流(liu)和(he)基(ji)值電流(liu)交(jiao)替對熔(rong)(rong)(rong)池(chi)液(ye)態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬進行加(jia)熱(re)和(he)冷(leng)卻(que),有(you)利(li)于加(jia)強對焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)熔(rong)(rong)(rong)池(chi)的(de)(de)(de)(de)攪(jiao)拌(ban)作(zuo)用,細化(hua)粗大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)柱狀(zhuang)晶(jing)粒。激光(guang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)具(ju)有(you)較(jiao)快的(de)(de)(de)(de)加(jia)熱(re)和(he)冷(leng)卻(que)速(su)(su)率(lv),熔(rong)(rong)(rong)池(chi)液(ye)態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬主要依(yi)附于熱(re)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)半熔(rong)(rong)(rong)化(hua)晶(jing)粒形(xing)核長大(da)(da)(da),熔(rong)(rong)(rong)池(chi)高溫停留時(shi)間(jian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對較(jiao)短,晶(jing)粒來不及長大(da)(da)(da)便凝固;焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)柱狀(zhuang)晶(jing)區(qu)(qu)(qu)(qu)晶(jing)粒呈45°夾角從兩側對稱向焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中心位置生(sheng)長,具(ju)有(you)較(jiao)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)長寬比。圖(tu)(tu)(tu)5為(wei)(wei)TA18鈦合(he)金(jin)(jin)(jin)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)不同(tong)(tong)位置的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)(zu)織。從圖(tu)(tu)(tu)5可(ke)以(yi)(yi)看(kan)(kan)出,雖然直(zhi)流(liu)TIG、脈沖(chong)TIG、激光(guang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)熱(re)源形(xing)式有(you)所差(cha)異(yi),但焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)不同(tong)(tong)區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)的(de)(de)(de)(de)微觀(guan)組(zu)(zu)織特(te)征基(ji)本(ben)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)似(si)。TA18鈦合(he)金(jin)(jin)(jin)母(mu)材(cai)組(zu)(zu)織為(wei)(wei)等軸α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),當焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)加(jia)熱(re)溫度(du)超(chao)過α/β轉(zhuan)變(bian)溫度(du)時(shi),母(mu)材(cai)中的(de)(de)(de)(de)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)向β相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian),高溫下β晶(jing)粒快速(su)(su)長大(da)(da)(da)[9-10]。在(zai)隨后的(de)(de)(de)(de)快速(su)(su)冷(leng)卻(que)過程中,焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)熔(rong)(rong)(rong)池(chi)內(nei)(nei)粗大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)β晶(jing)粒保(bao)存(cun)至固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),并形(xing)成(cheng)針(zhen)狀(zhuang)馬氏體α′相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)[11]。直(zhi)流(liu)TIG焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)中除(chu)針(zhen)狀(zhuang)馬氏體α′相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)之外,還存(cun)在(zai)大(da)(da)(da)量先共析α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),其中焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)內(nei)(nei)先共析α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)占比最(zui)大(da)(da)(da)且呈塊狀(zhuang)團聚(ju)分布,這表明即使在(zai)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)熔(rong)(rong)(rong)池(chi)快速(su)(su)冷(leng)卻(que)的(de)(de)(de)(de)過程中,熔(rong)(rong)(rong)池(chi)內(nei)(nei)局部區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)仍存(cun)在(zai)較(jiao)大(da)(da)(da)溫差(cha),導(dao)致(zhi)不同(tong)(tong)位置的(de)(de)(de)(de)冷(leng)卻(que)速(su)(su)度(du)不同(tong)(tong),造成(cheng)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)區(qu)(qu)(qu)(qu)不同(tong)(tong)位置顯微組(zu)(zu)織存(cun)在(zai)差(cha)異(yi)。與(yu)直(zhi)流(liu)TIG焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中存(cun)在(zai)較(jiao)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)塊狀(zhuang)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不同(tong)(tong),脈沖(chong)TIG焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中的(de)(de)(de)(de)針(zhen)狀(zhuang)馬氏體α′相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)更加(jia)細小(xiao),呈交(jiao)錯(cuo)的(de)(de)(de)(de)網籃組(zu)(zu)織形(xing)態(tai)。

激(ji)光焊接(jie)焊縫區(qu)顯微組(zu)織(zhi)主要為原始β晶(jing)界(jie)隔開的針(zhen)狀(zhuang)馬氏體(ti)(ti)α′相(xiang)(xiang)及(ji)少量的塊(kuai)狀(zhuang)相(xiang)(xiang)變(bian)α相(xiang)(xiang),且網籃狀(zhuang)排列(lie)的針(zhen)狀(zhuang)馬氏體(ti)(ti)α′相(xiang)(xiang)占比最大,組(zu)織(zhi)最細。粗晶(jing)熱影響區(qu)為針(zhen)狀(zhuang)馬氏體(ti)(ti)α′相(xiang)(xiang)和(he)更(geng)加細小、彌散分(fen)布的塊(kuai)狀(zhuang)轉變(bian)α相(xiang)(xiang)。隨著距離熱源中心(xin)位(wei)置的增加,細晶(jing)熱影響區(qu)的加熱溫度較(jiao)低且冷卻(que)速度快,晶(jing)粒尺寸仍然較(jiao)小,僅有部分(fen)α相(xiang)(xiang)轉變(bian)為高(gao)溫β相(xiang)(xiang)(深(shen)色),隨后冷卻(que)過程(cheng)中形成(cheng)α+α′相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)。

2.3力學性能

由于TA18鈦合金直流TIG、脈(mo)沖TIG和激(ji)(ji)光(guang)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭微觀組織存在(zai)差異,導(dao)致焊(han)縫(feng)顯微硬度(du)也有所不同。TA18鈦合金母材(cai)顯微硬度(du)值(zhi)為2.17GPa,激(ji)(ji)光(guang)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭焊(han)縫(feng)區(qu)的平(ping)均(jun)顯微硬度(du)值(zhi)達(da)到(dao)2.73GPa,顯著(zhu)高于直流TIG和脈(mo)沖TIG(焊(han)縫(feng)區(qu)的平(ping)均(jun)顯微硬度(du)值(zhi)分別(bie)為2.53、2.57GPa)。這是因為激(ji)(ji)光(guang)焊(han)接(jie)(jie)(jie)具有較快的冷(leng)卻速率,導(dao)致焊(han)縫(feng)區(qu)形成大量細小的網(wang)籃狀排(pai)列的針狀馬氏體(ti)α′相,而網(wang)籃狀排(pai)列的針狀馬氏體(ti)α′相是提高焊(han)縫(feng)強(qiang)度(du)和硬度(du)的主要組織[9,12]。

圖6為TA18鈦(tai)(tai)合(he)金室(shi)溫(wen)拉(la)伸(shen)試樣(yang)的(de)照片,圖7為不(bu)同焊(han)接(jie)(jie)工(gong)藝下(xia)(xia)TA18鈦(tai)(tai)合(he)金焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)室(shi)溫(wen)拉(la)伸(shen)性能。從(cong)(cong)圖6可以看到,不(bu)同焊(han)接(jie)(jie)工(gong)藝下(xia)(xia)拉(la)伸(shen)試樣(yang)的(de)斷裂位(wei)置均位(wei)于母(mu)材處(chu)。TA18鈦(tai)(tai)合(he)金母(mu)材的(de)抗(kang)拉(la)強度(du)(du)為659MPa,屈服(fu)強度(du)(du)為626MPa,延伸(shen)率為22.0%。從(cong)(cong)圖7可知(zhi),焊(han)接(jie)(jie)工(gong)藝對TA18鈦(tai)(tai)合(he)金焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭抗(kang)拉(la)強度(du)(du)及屈服(fu)強度(du)(du)的(de)影響不(bu)大。激光焊(han)接(jie)(jie)工(gong)藝下(xia)(xia),焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)延伸(shen)率最高,達到20.5%,為母(mu)材的(de)93%;直流(liu)TIG焊(han)接(jie)(jie)工(gong)藝下(xia)(xia)的(de)延伸(shen)率最低(di),為16.0%,是母(mu)材的(de)72%。這是因(yin)為激光焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭焊(han)縫區和熱影響區的(de)寬度(du)(du)要顯(xian)著小于TIG焊(han)接(jie)(jie),在拉(la)伸(shen)試樣(yang)標(biao)距(ju)范圍內母(mu)材的(de)變形協調區間更大。

TA18鈦(tai)合金焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)彎曲性(xing)能如表4所示。從表4可見,激光(guang)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)彎曲角度普遍低于TIG焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou),這是由于激光(guang)焊(han)縫中(zhong)的(de)(de)針(zhen)狀馬氏體α′相較(jiao)多,造成焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)硬度增加。

3、結論

(1)與(yu)直流TIG焊(han)(han)接工藝相(xiang)比,脈沖TIG焊(han)(han)接工藝的電弧能量集中,整體的焊(han)(han)接熱輸入減小,焊(han)(han)縫熔寬(kuan)降(jiang)低;激光焊(han)(han)接工藝可顯著降(jiang)低焊(han)(han)接接頭的寬(kuan)度,與(yu)直流TIG焊(han)(han)接工藝相(xiang)比焊(han)(han)接接頭寬(kuan)度減少約(yue)69.5%。

(2)TA18鈦合(he)金激光焊接(jie)接(jie)頭顯微組織主要為原始β晶(jing)界隔開的(de)(de)針(zhen)狀馬(ma)氏體α′相及少(shao)量的(de)(de)塊狀相變α相,且網籃狀排列的(de)(de)針(zhen)狀馬(ma)氏體α′相占(zhan)比最(zui)(zui)大(da),組織最(zui)(zui)細。

(3)3種焊(han)接工(gong)藝(yi)下拉伸(shen)試樣的(de)(de)斷裂位(wei)置均位(wei)于母(mu)材(cai)處,其(qi)(qi)中,激光焊(han)接工(gong)藝(yi)下焊(han)接接頭的(de)(de)延伸(shen)率最高,為20.5%,達到母(mu)材(cai)的(de)(de)93%。與TIG焊(han)接接頭相比,激光焊(han)接接頭具有更高的(de)(de)顯微硬度,但其(qi)(qi)彎曲性能相對較低。

參考文獻References

[1]楊建朝,席(xi)錦會(hui),楊亞社(she),等.航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天(tian)用TA18鈦合金管材的研發及應用[J].鈦工業進展,2014,31(4):6-10.

[2]張旺峰,張暉,顏孟奇,等(deng).飛(fei)機液(ye)壓(ya)系統用TA18鈦(tai)合(he)金管材性(xing)能特(te)殊性(xing)研究[J].鈦(tai)工業進展,2018,35(4):22-25.

[3]田喜明(ming),衛娜,周中波,等.Ti-Al-Fe低(di)成(cheng)本鈦合金TIG焊焊接組織(zhi)和性能研究[J].鈦工業進展,2020,37(5):23-26.

[4]黃先明.激光清(qing)洗和脈沖(chong)鎢(wu)極(ji)電弧(hu)焊接Ti-3Al-2.5V鈦合金管的研究[J].鈦工業進展,2012,29(1):44.

[5]謝群(qun)良,汪建(jian)林.工藝對Ti-3A1-2.5V鈦合金無(wu)縫管的(de)表面和性能(neng)的(de)影響[J].上海鋼研(yan),2002(2):9-14.

[6]ZhanM,JiangZQ,YangH,etal.NumericallycontrolledbendingperformanceofmediumstrengthTA18titaniumalloytubesunderdifferentdiesets[J].ScienceChina:TechnologicalSciences,2011,54(4):841-852.

[7]JiangZQ,ZhanM,YangH,etal.Deformationbehaviorofmedium-strengthTA18high-pressuretubesduringNCbendingwithdifferentbendingradii[J].ChineseJournalofAeronautics,2011,24(5):657-664.

[8]李長(chang)江(jiang)(jiang),范江(jiang)(jiang)騰,胡成龍(long),等(deng).PTA氧(yang)化反(fan)應冷凝器用鈦焊管國產化分析(xi)[J].鈦工(gong)業進展,2021,38(4):38-42.

[9]楊曉(xiao)華,楊武林,兌衛(wei)真(zhen),等.TC4鈦合金激光焊(han)接頭微(wei)觀(guan)組(zu)織和(he)硬(ying)度(du)[J].材(cai)料熱(re)處理(li)學(xue)報,2014,35(10):70-74.

[10]董智軍(jun),呂濤,雷正龍,等.激光焊(han)接(jie)TC4鈦(tai)合金(jin)組織(zhi)性能(neng)研究(jiu)[J].航天(tian)制造技術,2013(1):27-30.

[11]朱文(wen)玉(yu).探究工藝(yi)、粒徑及元素含量(liang)對TA18合金(jin)組(zu)織及性能的影響[D].長春(chun):吉林大學(xue),2021.

[12]程(cheng)東海,黃繼華,楊(yang)靜,等(deng).TC4鈦合金激光疊(die)焊成形及顯微(wei)組織[J].稀有金屬材料與(yu)工程(cheng),2009,38(2):255-258.