變厚度TC4-BT22異種鈦合金光纖激光焊接工藝研究.pdf

1、鈦合金作為一種高強(qiáng)輕質(zhì)金屬材料,近年來(lái)在航空航天、石油化工、汽車、造船業(yè)及醫(yī)療領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,在其使用中焊接起到非常關(guān)鍵的作用。目前對(duì)于各種鈦合金焊接工藝研究較多,但是對(duì)于異種變厚度鈦合金激光焊接研究相對(duì)較少。本文為了實(shí)現(xiàn)變厚度TC4/BT22異種鈦合金可靠連接,并且獲得具有良好常溫及高溫性能的焊接接頭而進(jìn)行了系統(tǒng)的光纖激光焊接試驗(yàn)。
　　首先對(duì)1.5mm、3.0mm厚度TC4、BT22同種、異種接頭光纖激光進(jìn)行焊接工藝

2、摸索,獲得合適的工藝參數(shù)。在得到等厚度TC4/BT22同種及異種接頭激光焊接優(yōu)化參數(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行3.0～6.0mm變厚度TC4/BT22同種及異種接頭激光焊接試驗(yàn)研究,得出合適焊接工藝參數(shù)范圍。分析了保護(hù)氣流量、激光功率、焊接速度等參數(shù)對(duì)焊接接頭成型及質(zhì)量的影響。
　　利用LECOHardnessMapping設(shè)備對(duì)具有代表性的焊接接頭進(jìn)行超過(guò)500點(diǎn)的顯微硬度測(cè)試,獲得了詳細(xì)的TC4/BT22同種及異種鈦合金激光焊接接頭硬度分

3、布圖。在接頭常溫力學(xué)性能測(cè)試的基礎(chǔ)上,采用高溫力學(xué)性能測(cè)試儀,在接頭典型工作溫度(500℃)進(jìn)行了高溫拉伸試驗(yàn),獲得了TC4/BT22同種及異種激光焊接接頭常溫及高溫拉伸數(shù)據(jù)。
　　分析表明,保護(hù)氣流量大小會(huì)顯著影響焊縫成型及表面顏色,激光功率及焊接速度決定了焊縫的熔寬、熔深及余高。此外,接頭間隙對(duì)變厚度焊接時(shí)焊縫中氣孔數(shù)量具有重要影響。
　　焊縫微觀組織主要為粗大的柱狀晶,由熔合區(qū)向焊縫中心生長(zhǎng),針狀馬氏體呈網(wǎng)籃狀分布,晶

4、粒由焊縫中心到母材尺寸依次減小,TC4側(cè)熱影響區(qū)晶粒更加粗大,BT22側(cè)較為致密。
　　BT22與TC4母材硬度差別不大,TC4/BT22焊縫截面顯微硬度隨焊縫組織不同而變化,BT22側(cè)熱影響區(qū)硬度最高,由此處往兩邊母材硬度依次降低。
　　拉伸測(cè)試結(jié)果表明,在合適參數(shù)范圍內(nèi),1.5mm、3.0mm厚度TC4、BT22同種及異種焊接接頭常溫抗拉強(qiáng)度均大于母材,絕大多數(shù)拉伸試樣斷裂在母材。高溫拉伸強(qiáng)度均在650MPa以上,滿足焊