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TC4钛合金丝的焊接性能及注意事项

发布时间:2020-12-17 17:47:49 浏览次数 :

钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀以及生物相容性好等众多优点,不仅被广泛应用于航空航天、海洋工程、医疗等高端领域,而且逐渐进入人们的日常生活中,如轿车零部件、眼镜架及餐具等。TC4钛合金是应用最为广泛的一种α+β型钛合金,具有高的强度、塑性、韧性以及良好的焊接性能,其丝材可用于制作结构架、加固筋、安全防护架等构件。钛合金丝材通常采用焊接方式进行连接,包括钨极氩弧焊、等离子焊接、激光焊接、电子束焊接等,其共同特点是钛合金焊接时具有局部高温、快速冷却等特点,会导致材料焊接处组织与性能变差。

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目前,国内外学者已进行了多种焊接方式的相关研究, 研究了钨极氩弧焊对α+β型钛合金组织与性能的影响, 阐述了冲击韧性与晶粒大小成反比关系; 利用YAG激光焊接方法焊接Ti-6Al-4V合金,发现其焊合区域存在大量马氏体,使得材料局部塑性下降,变脆变硬;对TC4钛合金丝材进行了焊接,发现焊后材料晶粒粗大,呈现脆性。然而,对于钛合金丝材的新兴应用——焊接防护架的性能研究鲜有报道,而其塑性、韧性对于防护效果十分关键,直接涉及到人身安全。因此,本研究通过钨极氩弧焊接工艺制备TC4钛合金防护架,对其进行冲击试验,分析冲击性能及失效原因,为钛合金防护架的制备提供参考。

TC4钛合金丝材的化学成分(w/%)

TiA1VFeNOCH
Ba1.6.013.970.090.010.080.030.001

1、TC4钛合金丝材焊件在快热及快冷焊接热循环作用下,由中心焊接处到母材呈由高到低的温度梯度,使得形成的组织呈现梯度性,即焊合区、热影响区以及母材区。

2、焊合区域存在马氏体相,该马氏体相主要以α"相形式存在,并有少量的α"相。斜六方结构的α"相滑移面少,使得焊合区域的局部显微维氏硬度平均值达5.5GPa, 是母材区域硬度值的近1.5倍。

3、焊件断口平齐且几乎无颈缩现象,存在河流状解理台阶,为脆性断裂。

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