TC4鈦合金球殼體電子束焊接接頭性能及應(yīng)力分析.pdf

1、本文對(duì)60mm厚的TC4鈦合金平板進(jìn)行了電子束焊接，并進(jìn)行了焊后熱處理試驗(yàn)，研究了焊接前后及熱處理前后EBW接頭的組織性能，尤其是疲勞性能的變化；基于有限元方法對(duì)TC4鈦合金球殼體的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了分析。
　　大厚度TC4鈦合金的電子束焊接接頭橫截面呈“釘型”焊縫形貌，焊縫區(qū)由針狀的α′馬氏體組成，與鈦合金母材中等軸(α+β)相的組織及性能有較大差異，使得接頭的硬度、強(qiáng)度較母材更高，但韌塑性較母材更差。從疲勞試驗(yàn)得到的S-N曲線可知，

2、接頭的疲勞強(qiáng)度較母材高出12％，且在低應(yīng)力水平下，接頭的疲勞壽命也優(yōu)于母材。組織分析和性能試驗(yàn)的結(jié)果均表明利用電子束焊接方法對(duì)60mm的TC4鈦合金進(jìn)行焊接，焊縫實(shí)現(xiàn)了全熔透，具有良好的工藝性能。
　　焊接溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬結(jié)果表明，大厚度TC4鈦合金在電子束焊接過(guò)程中，厚度方向上的熱作用存在較大差異：接頭隨熔深增加吸收的熱量逐漸減少，上部較下部處于熔池狀態(tài)的時(shí)間延長(zhǎng)，使得大厚度接頭較普通的薄板更易產(chǎn)生組織性能上的不均勻性。此外，由

3、熱作用差異引起的接頭隨熔深增加晶粒由粗大變得細(xì)小，且組織梯度dDi/dx-X逐漸增大是導(dǎo)致接頭不同厚度處的韌塑性及疲勞壽命產(chǎn)生明顯變化的主要原因。
　　在固溶+時(shí)效熱處理后，接頭的組織分布更加均勻，使熱影響區(qū)中的硬度突變有所緩和，接頭整體的硬度、強(qiáng)度得到提高，且厚度方向上組織性能不均勻性也得到改善，但熱處理后接頭的韌塑性及疲勞性能稍有降低；而在去應(yīng)力退火熱處理后，接頭各區(qū)域晶粒細(xì)化提高了裂紋萌生抗力，且試件內(nèi)有害的殘余應(yīng)力被有效消