TC4-DT鈦合金電子束焊接接頭拉伸與疲勞行為及機(jī)理研究.pdf

1、本文以TC4-DT鈦合金母材及電子束焊接(EBW)接頭作為研究對(duì)象，通過(guò)掃描電鏡原位試驗(yàn)對(duì)焊接接頭的的拉伸和疲勞行為進(jìn)行了原位觀測(cè)，對(duì)拉伸和疲勞斷口進(jìn)行了顯微分析，對(duì)拉伸與疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　 鈦合金母材及焊接接頭的原位拉伸和斷口觀察試驗(yàn)表明:等截面焊接接頭的原位拉伸斷裂于母材區(qū)，其變形與母材相似，均沒(méi)有觀察到明顯的滑移特征，基本沿著晶界或片狀β相界開(kāi)裂，斷口上有明顯的韌窩特征，屬于塑性斷裂;圓截面焊接接頭

2、斷裂于焊縫區(qū)，在拉伸過(guò)程可以看到大量的滑移帶，裂紋沿著滑移帶形成，斷口上有較多晶體學(xué)平面或晶粒的外形，屬于脆性斷裂;焊縫區(qū)和熱影響區(qū)缺口試樣在缺口尖端均有滑移帶出現(xiàn)，裂紋沿著滑移帶形成、擴(kuò)展直至斷裂，從斷口來(lái)看，焊縫區(qū)缺口試樣屬于脆性斷裂，而熱影響區(qū)缺口試樣屬于韌性斷裂。
　　 鈦合金母材及焊接接頭的原位疲勞及斷口觀察試驗(yàn)表明:焊接接頭等截面試樣疲勞斷裂于母材區(qū)，主要以滑移帶開(kāi)裂形成微裂紋，疲勞裂紋擴(kuò)展至初生α相時(shí)，既可以繞過(guò)初

3、生α相擴(kuò)展，又可以切過(guò)α相擴(kuò)展;鈦合金母材及焊接接頭的缺口試樣的疲勞行為主要是缺口尖端的相界面開(kāi)裂產(chǎn)生裂紋，母材的疲勞裂紋直接以切過(guò)初生α相形式擴(kuò)展，兩種工藝的焊接接頭焊縫區(qū)缺口試樣疲勞裂紋基本為沿著或者切過(guò)針狀馬氏體α'相向前擴(kuò)展;兩種工藝的焊接接頭熱影響區(qū)疲勞裂紋基本沿著片狀β轉(zhuǎn)變組織擴(kuò)展，當(dāng)裂紋擴(kuò)展至等軸α相時(shí)，工藝1試樣主要是切過(guò)α相擴(kuò)展，工藝2試樣主要以繞過(guò)α相擴(kuò)展。
　　 焊接工藝對(duì)焊接接頭拉伸與疲勞行為的影響主要是

4、通過(guò)改變接頭處組織結(jié)構(gòu)來(lái)影響的。工藝2采用了圓波形掃描，焊縫區(qū)晶粒內(nèi)片狀β相相對(duì)細(xì)小，不利于滑移線的產(chǎn)生，因此工藝2得到的圓截面試樣和焊縫區(qū)缺口試樣拉伸過(guò)程的焊縫區(qū)滑移特征明顯較工藝1要少;母材及等截面焊接接頭的原位疲勞均斷裂于母材區(qū)，焊接工藝對(duì)其影響同樣不大;焊接工藝對(duì)焊縫及熱影響區(qū)缺口試樣疲勞行為的影響不十分明顯，但對(duì)疲勞裂紋的擴(kuò)展速率有一定的影響。兩種工藝的焊接接頭焊縫區(qū)缺口試樣在疲勞裂紋長(zhǎng)度為150um之前，擴(kuò)展速率比較接近，1