高溫鈦合金Ti600電子束焊接接頭組織及性能研究.pdf

1、運載火箭作為人類探測深空和開發(fā)空間資源的重要工具，其發(fā)展水平的高低很大程度上取決于火箭推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。減少火箭發(fā)動機(jī)推力室質(zhì)量可以提高發(fā)動機(jī)推重比，提升發(fā)動機(jī)的性能。鈦及鈦合金作為輕質(zhì)高強(qiáng)金屬材料，具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高低溫、非磁性、線脹系數(shù)小等諸多的優(yōu)點，特別是隨著高溫鈦合金的研究進(jìn)展，目前其高溫工作能力已經(jīng)可以達(dá)到600℃以上，因此高溫鈦合金成為先進(jìn)火箭發(fā)動機(jī)材料的首選。Ti600合金與其它高溫鈦合金相比，其高溫拉伸性能、抗蠕變

2、性能和持久性能十分優(yōu)異。然而目前國內(nèi)外對于常規(guī)鈦合金焊接與連接工藝開展的研究較多，關(guān)于Ti600合金的焊接性研究鮮見報道。-
　　本文針對薄壁結(jié)構(gòu)Ti600合金開展了電子束焊接接頭組織及力學(xué)性能研究，并對影響薄板結(jié)構(gòu)變形的因素進(jìn)行了分析。試驗結(jié)果如下：Ti600合金焊縫區(qū)顯微組織為細(xì)小的針狀α′馬氏體相，熱影響區(qū)為α+α′馬氏體相組成的混合過渡組織。力學(xué)性能分析表明接頭處硬度整體分布較為平緩，由焊縫到母材呈輕微下降趨勢。焊接接頭室

3、高溫拉伸強(qiáng)度與母材等強(qiáng),平均抗彎強(qiáng)度最高達(dá)到母材的94％，平均沖擊韌性最高達(dá)到母材的74%。焊縫處粗大的柱狀晶是造成上述性能降低的主要原因。焊接接頭熱穩(wěn)定較高，模擬焊接接頭高溫受載服役前后焊縫處金相組織和接頭力學(xué)性能無明顯的變化。焊接接頭在600℃/150MPa/50h，抗蠕變性能較低，蠕變伸長率為0.766%，猜測于母材中大塊狀ɑ相有關(guān)。數(shù)值模擬結(jié)果顯示高溫服役環(huán)境有利于焊縫處峰值拉應(yīng)力降低。對薄板變形影響因素的研究表明，試板的翹曲變