TC4鈦合金厚板電子束接頭顯微組織和力學(xué)性能的研究.pdf

1、本文采用真空電子束對(duì)20mm厚TC4鈦合金板材進(jìn)行無(wú)掃描、掃描和局部熱處理三種方式的對(duì)接焊接，其中掃描波形包括橢圓波、圓形波、三角波、鋸齒波等，局部熱處理的電子束為表面焦點(diǎn)和上焦點(diǎn)。采用光鏡對(duì)焊縫顯微組織轉(zhuǎn)變規(guī)律、熔深方向上的晶粒梯度進(jìn)行分析，并研究了不同工藝參數(shù)對(duì)組織的影響；通過(guò)分層硬度試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)對(duì)接頭力學(xué)性能進(jìn)行了分析，通過(guò)掃描電鏡對(duì)拉伸斷口進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明：
　　采用無(wú)掃描焊接，焊接速度為720mm/min時(shí)，焊縫

2、晶粒尺寸隨著熔深的增大而減小；晶粒梯度隨著束流的增大而減小，電子束流為105mA時(shí)，晶粒梯度最小。電子束流從95mA增大至105mA時(shí)，焊縫上部的α和晶間α相以及α板條束大于中部和下部，且隨著束流的增大，晶間α相變寬、α板條束變粗大；束流減小至85mA，焊縫下部沒(méi)有晶間α相和α板條束產(chǎn)生。
　　無(wú)掃描焊接接頭的硬度曲線呈“M”形分布，焊縫硬度要高于固溶態(tài)母材。電子束流為105mA時(shí)，硬度最高且較均勻；電子束流減小至85mA時(shí)，硬度

3、梯度變大。電子束流為95mA時(shí)的強(qiáng)度達(dá)到最高為1265MPa，高于母材；接頭下部和中部的強(qiáng)度要高于上部。固溶態(tài)母材為韌性斷裂，而無(wú)掃描焊接頭為韌性斷裂和準(zhǔn)解理斷裂的混合斷裂方式。
　　采用掃描焊接，掃描函數(shù)為圓形波時(shí)，焊縫晶粒梯度最小，有效地改善了晶粒梯度。掃描焊接的焊縫組織與無(wú)掃描焊接沒(méi)有明顯的區(qū)別。掃描焊縫的硬度高于鑄態(tài)母材。不同掃描波形下的焊縫硬度在343~353HV之間變化，添加掃描波形使得焊縫硬度變得更加均勻。掃描焊接接

4、頭的強(qiáng)度均高于鑄態(tài)母材。圓形波的強(qiáng)度梯度最大，鋸齒波的強(qiáng)度梯度最小。鑄態(tài)母材為脆性斷裂，而掃描焊接頭為解理斷裂和韌性斷裂的混合斷裂方式。
　　采用局部熱處理方式焊接，電子束為表面聚焦時(shí)，焊縫上部和中部的組織較大，隨著散焦程度的增大，中部組織變得細(xì)小，焊縫下部分布著細(xì)小的針狀α相。采用表面焦點(diǎn)時(shí)的焊縫平均硬度為349HV，采用上焦點(diǎn)時(shí)的焊縫上部硬度在344HV~353HV之間變化，與常規(guī)焊縫(母材為鑄態(tài))的硬度差別很小。局部熱處理后