TC4钛合金焊接接头组织与性能的试验研究

作者:杨慧;赵莉萍;郭小东 刊名:焊接技术 上传者:詹文仲

【摘要】介绍了TC4钛合金中厚板TIG焊工艺,分析了其焊接接头的显微组织结构、显微硬度分布及拉伸、冲击试验结果。研究结果表明:焊缝区获得α+β相的魏氏组织,热影响区获得以针状α′相为主的组织;焊接接头的硬度比母材的高,抗拉强度与母材的接近,塑性略低于母材。

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Welding Technology Vo1.37 No.5 Oct.2008 ·试验与研究 · 17 文章编号 :1002-025X(2008)05-0017-03 TC4钛 合 金 焊 接 接 头 组 织 与 性 能 的 试 验 研 究 杨 慧 ,赵莉萍。,郭小东 (1.天津工程师范学 院 机械工程系 ,天津 300222;2.内蒙古科技大学 材料与冶金学 院,内蒙古 包头 014010) 摘要 :介绍 了TC4钛合金 中厚板 TIG焊工艺,分析了其焊接接头的显微组织 结构 、显微硬 度分布及拉 伸、冲击试验结果。研究结果表 明:焊缝 区获得 a+13相 的魏 氏组织 ,热影响 区获得以针状 a 相为主的组织 ;焊接接 头的硬度 比母 材的高 ,抗拉 强度与母材的接近 ,塑 性 略 低 于母 材 。 关键词 :TC4钛合金;TIG焊;组织与性 能 中图分类号:TG444.74 文献标识 码:B 0 前言 TC4钛合金 由于其 比强度高 。具有 良好 的室温 、 高温及低温力学性能 ,且在多种介质 中,特别是海水 和含氨介质中 ,有优异的耐蚀性 。广泛应用于宇航 、 舰船 、兵器 以及化工等领域阻]。 目前 ,国内外研究者 对钛 合 金 焊 接 的 研 究 ,着 重 于 新 型 的焊 接 设 备 及 工 艺 ,如电子束焊 、激光焊等[z.3],对操作简便 ,成本 低廉的 TIG焊方法系统的研究较少。同时 ,钛及钛合 金在高温下对氧 、氮 、氢及碳等具有极大的亲和力 , 而 TIG焊又存在熔深浅 、焊接效率低等缺点 ,给其应 用尤其是中厚板的焊接带来一些困难 。本文利用 TIG 焊方法焊接钛合金中厚板 ,分析焊接接头的组织与性 能 ,以寻找便捷、可行的焊接方法及工艺。 1 试 验材 料 试验母材为厚 8 mm的 Ti一6A1—4V合金板 :焊接 材料为 2.5 mm的标准焊丝 ERTi一6A1—4V,它们的 化学成分见表 l。 表 1 试验母材及 焊材化学成分 (质量分数 )(%) l 材料牌号 c I O l H l N Al V Fe l Si l —6AI—4V <0.10 I<0.15『<0.015[<o.o4 5.5~6.8 3.54.5 <0.3Ol<o.15 l ERTi_6Al—4V <0.05 l<0.15 l(o.008 J<0.020 5.5~6.75 3.54.5 (0.25『一 2 焊接 工艺试 验 试样开 Y形坡 口,坡 口角度为 70。~80。,钝边 0.5 收稿 日期 :2008—05—08 mm,对 口间隙为 2 mm。首先对所焊结构进行表面酸 洗 :用 w(HNO3)20%+ (氢 氟 酸 )20%+ (H20) 60%在室温下浸泡 l5~20 min,然后用清水冲洗干净 并烘干。焊丝经酸洗后一般经真空脱氢处理 ,焊前对 焊丝和坡 口及其附近 50 mm范围内再用丙酮或酒精 擦洗 。凡经清洗后 的焊件和焊丝必须在清洗后 4 h内 焊完 ,否则需重新清理。 焊接方法采用手工 TIG焊 ,选用具有下降外 特 性 、高频引弧的直流氩弧焊 电源 ,钨极为 63 mm铈 钨极 ,氩气纯度在 99.99%以上 ,焊前需通气一段 时 间,处于高温的熔池后部焊缝及热影响区均用托罩进 行氩气保护,焊缝的背面也采取相应 的保护措施 ,主 要焊接工艺参数见表 2。 表 2 焊接工艺参数 喷嘴直径 焊接电流 电弧电压 I 氩气流量,(L·minq) /A ,v I 喷嘴 l 托罩 I 背面 18—20 13O~150 15~25 f

参考文献

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