超大厚度TA15鈦合金電子束焊接及熱處理工藝研究.pdf

1、本文研究了工藝參數對焊縫橫截面形貌的影響，分析了“小孔效應”在超大厚度 TA15鈦合金電子束焊接（≥70mm）的作用。同時，對焊接接頭的組織性能不均勻性進行了研究，揭示了接頭沿熔寬及熔深方向的組織性能變化規(guī)律。此外，本文還對TA15電子束焊接接頭的熱處理強化制度進行了探索。
　　研究結果表明，采用相同的工藝參數對不同厚度的TA15鈦合金進行電子束焊接，焊縫的橫截面形狀特征不發(fā)生改變，但整體形狀尺寸隨著板厚的增加而減小；電子束流大小

2、對焊縫橫截面形狀影響不大，隨著電子束流的增加，熔深先快速增加后變化趨于平緩，熔寬則表現(xiàn)為先緩慢增長然后快速增長；改變聚焦電流可以改變焊縫橫截面形狀，當聚焦電流逐漸接近焦點的活性區(qū)時，焊縫熔深增大、熔寬減小，表面熔寬增大，在活性區(qū)內調整聚焦電流大小，熔深不變。綜合調節(jié)電子束流和聚焦電流能夠獲得成形良好的平行焊縫。
　　TA15鈦合金電子束焊接頭沿熔寬及熔深方向的微觀組織與性能研究結果表明：接頭焊縫區(qū)組織由β柱狀晶和晶內α馬氏體組成，

3、熱影響區(qū)組織由近焊縫區(qū)至近母材區(qū)α?馬氏體逐漸減少、初生α相逐漸增多；接頭的顯微硬度測試結果顯示焊縫區(qū)最高、熱影響區(qū)次之、母材最低，室溫抗拉強度、屈服強度均高于母材，且屈服強度更為明顯，接頭的延伸率及斷面收縮率較母材分別降低了37.2％和8.9%。沿焊縫深度方向，焊縫組織組成不變，β晶粒和α?晶粒尺寸逐漸減??；接頭及焊縫金屬的顯微硬度沿深度方向的分布、大小基本不變；隨焊縫深度增加，接頭強度略微降低、塑性升高，純焊縫金屬室溫拉伸性能無明顯

4、變化；接頭沖擊韌性和斷裂韌性均隨焊縫深度的增加而降低，接頭下部的沖擊韌性值和斷裂韌性K1C分別比接頭上部減小了15.3%和17.6%。
　　研究了經過970℃（α＋β兩相區(qū)上部）、860℃（α＋β兩相區(qū)中部）及800℃（α＋β兩相區(qū)下部）不同熱處理對接頭組織與性能的影響。結果表明，接頭母材組織經過不同熱處理后形態(tài)仍為雙態(tài)組織，β轉基體中的次生α隨熱處理溫度的升高發(fā)生合并和長大，近焊縫熱影響區(qū)和焊縫區(qū)發(fā)生不同程度的α?→α相變，溫度

5、越高相變越充分；隨著熱處理溫度的升高，焊縫區(qū)顯微硬度逐漸降低，接頭室溫和高溫拉伸強度降低，延伸率和斷面收縮率升高，沖擊韌性值快速增長，室溫及高溫沖擊韌性值漲幅分別達111.6%和72.8%。經過860℃熱處理后的接頭具有最優(yōu)的疲勞性能，疲勞極限值為734.5MPa，相比較800℃和970℃分別提高了5.7%和8.2%，當處于較高應力水平時（大于700 MPa），經970℃熱處理后的接頭比800℃熱處理的接頭具有更高的疲勞壽命，在低應力（