氬弧焊接TA2及Ti62421s合金組織、性能的研究.pdf

1、鈦及鈦合金由于具有高比強度、耐腐蝕、耐高溫等諸多優(yōu)點，在航空、航天、醫(yī)學、海洋等諸多領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。TA2純鈦具有良好的耐蝕性、力學性能、和焊接性能，可以作為重要的耐蝕結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于化工設(shè)備、濱海發(fā)電裝置、海水淡化裝置和船艦零部件。Ti6241s鈦合金是由寶鈦集團自行研究設(shè)計的新型近α鈦合金。該合金具有有密度小、比強度高、耐高溫、耐腐蝕、疲勞性能好等優(yōu)良特性。
　　 本論文借助金相顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯

2、微鏡、力學性能測試以及有限元模擬等手段研究了TA2純鈦及Ti62421s合金氬弧焊焊接接頭組織與力學性能。主要結(jié)論如下:
　　 (1)3mm厚TA2純鈦板對接鎢極氬弧焊最佳焊接工藝為焊接電流85A，焊接速度0.5cm/s，主噴嘴氬氣流量20L/min，拖罩氬氣流量12L/min，雙面焊接，此工藝條件下得到的焊縫表面保護良好，焊縫平滑筆直，焊接接頭抗拉強度為520.18MPa，延伸率達到27.68％。焊縫組織為鋸齒狀α相和板條狀α

3、相及少量針狀α相。焊后熱處理工藝是500℃/2h，AC退火。熱處理后焊接接頭σb=515.97MPa，δ=29.84％。
　　 (2)2mm厚Ti62421s合金板材對接鎢極氬弧焊最佳焊接工藝為焊接電流110A，焊接速度0.5cm/s，主噴嘴氬氣流量20L/min，拖罩氬氣流量12L/min，單面焊接，焊接接頭抗拉強度為1033MPa，延伸率為5.5％。焊縫組織為針狀馬氏體，晶粒粗大;熱影響區(qū)組織為初生α組織、β轉(zhuǎn)變組織和針狀馬

4、氏體組織。焊后熱處理工藝為700℃/2h，AC退火，此工藝下焊接接頭σb=1019MPa，σ0.2=924MPa，δ=7.1％。
　　 (3) Ti62421s合金TIG焊溫度場及應(yīng)力應(yīng)變有限元數(shù)值模擬表明:110A焊接電流產(chǎn)生的最高溫度為2108℃，焊縫寬度為7～8mm;120A焊接電流產(chǎn)生的最高溫度為2354℃，焊縫寬度為8～9mm。隨著焊接電流的增大，焊接時產(chǎn)生的最高溫度也增大，熔合區(qū)和熱影響區(qū)的寬度也隨之增大。
　

5、　 (4) Ti62421s合金TIG焊溫度場及應(yīng)力應(yīng)變有限元數(shù)值模擬表明:110A焊接電流焊件上表面最大拉應(yīng)力為228MPa，最大壓應(yīng)力為53MPa，焊件下表面最大壓應(yīng)力為169MPa，最大拉應(yīng)力為49MPa;120A焊接電流焊件上表面最大拉應(yīng)力為253MPa，最大壓應(yīng)力為59MPa，焊件下表面最大壓應(yīng)力為185MPa，最大拉應(yīng)力為56MPa。焊接上下表面焊接殘余應(yīng)力都隨著焊接電流的增大而增大。焊接橫向殘余應(yīng)力始終是大于縱向殘余應(yīng)力