鈦合金與不銹鋼的激光焊接研究.pdf

1、本課題對(duì)TA2與304不銹鋼進(jìn)行了激光焊接試驗(yàn)，分析了不添加及添加中間過(guò)渡金屬的條件下，TA2與304不銹鋼的焊接性，研究了中間過(guò)渡金屬的不同組合、不同寬度對(duì)接頭組織和性能的影響。通過(guò)光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、XRD對(duì)接頭的組織、物相和斷口形貌進(jìn)行分析，通過(guò)抗拉強(qiáng)度和顯微硬度測(cè)試對(duì)接頭的力學(xué)性能作出評(píng)價(jià)，采用ANSYS軟件對(duì)TA2/304不銹鋼直接激光對(duì)焊與加5mmCu/V中間過(guò)渡金屬的激光對(duì)焊的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并通過(guò)實(shí)測(cè)殘余應(yīng)

2、力對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。研究表明：
　　TA2/304SS直接對(duì)接焊后就發(fā)生開裂，并斷裂在鋼側(cè)，焊縫內(nèi)生成大量的脆性Ti-Fe系列化合物?；谟绊懞附淤|(zhì)量的關(guān)鍵問(wèn)題，提出了在界面處，使固溶體代替金屬化合物的想法。
　　本課題首先采用單獨(dú)的V作為過(guò)渡金屬來(lái)連接鈦與鋼，當(dāng)分別采用2mm、3mm、4mm、5mm寬的V過(guò)渡段時(shí)，可以有效的阻止Ti與Fe的結(jié)合，接頭是由TA2/V接頭，未熔 V和 V/304接頭三個(gè)部分組成，每個(gè)界面只有

3、固溶體。最高的接頭強(qiáng)度為5mm過(guò)渡段的，有314.2MPa。加入1mmV過(guò)渡層時(shí)，焊后試樣就斷裂，中間已生成脆性化合物。當(dāng)分別加入2mm-5mm寬的Cu/V過(guò)渡段時(shí)，接頭由TA2/V接頭、未熔V區(qū)、V/Cu接頭、未熔Cu區(qū)、Cu/304接頭五個(gè)部分組成，接頭強(qiáng)度最高的是5mm過(guò)渡段的，為297.3MPa。采用1mmCu/V過(guò)渡層時(shí)，在兩條焊縫中間出現(xiàn)未熔釩層，斷裂起源于此，接頭強(qiáng)度為135.8MPa。在1mmCu/V基礎(chǔ)上，減少釩層的寬

4、度為0.5mm，兩條焊縫交界處未熔釩層厚度減少，拉伸強(qiáng)度為243.3MPa。試驗(yàn)在減少 V層厚度基礎(chǔ)上，第二道激光束往銅側(cè)偏移0.1mm，接頭強(qiáng)度為251.5MPa。
　　TA2與304SS焊接溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果表明，激光焊過(guò)程中溫度上升、下降非?？欤缚p凝固過(guò)程為極端非平衡過(guò)程。直接對(duì)接焊應(yīng)力結(jié)果表明最大的拉應(yīng)力存在于鋼側(cè)界面化合物區(qū)。加入 Cu/V過(guò)渡段后的最終殘余應(yīng)力分布的比直接激光焊更加均勻，銅由于塑性好，緩解了應(yīng)力的