Ti2AlNb基合金激光焊接特性研究.pdf

1、一種新型的以Ti2AlNb相為基的金屬間化合物具有高的比強度、斷裂韌性和良好的室溫塑性,其有望成為航空發(fā)動機的關(guān)鍵材料而備受關(guān)注。發(fā)展連接技術(shù)、制造焊接結(jié)構(gòu)對Ti2AlNb合金的廣泛應(yīng)用是必要的。目前工作多集中在Ti3Al合金的焊接性,對于含高Nb的Ti2Al基合金的焊接性研究很少。激光焊接速度快、加工精度高,而且焊接大尺寸復(fù)雜鈦合金具有相當(dāng)?shù)娜嵝?。因?研究激光焊接Ti2AlNb基合金的組織特點和力學(xué)性能有重要意義。
　　本文采

2、用激光焊接技術(shù)對2.5mm厚度Ti-22Al-27Nb(at.％)合金進(jìn)行焊接,為了防止焊接過程焊縫氧化,焊縫正面和背面加入氬氣進(jìn)行保護(hù)。工藝試驗發(fā)現(xiàn)連續(xù)激光焊接可以得到?jīng)]有氣孔和裂紋的焊縫。
　　根據(jù)熱影響區(qū)生成相的種類將熱影響區(qū)分成三個區(qū)域:單相區(qū)、雙相區(qū)和三相區(qū)。焊接過程中雙相區(qū)和三相區(qū)的最高溫度低于β單相溫度,則O相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)锽2相,α2相長大。單相區(qū)靠近熔合線,其最高溫度高于β單相溫度,B2相晶粒變大,O相完全的轉(zhuǎn)變?yōu)锽

3、2相,在熔合線附近發(fā)現(xiàn)一小部分殘留的α2相。焊縫主要形成柱狀晶,柱狀晶垂直于熔合線生長。采用X射線衍射技術(shù)和透射技術(shù)(TEM)來檢測焊縫的相組成。當(dāng)熱輸入為375J/cm和780J/cm時焊縫由單一的B2相構(gòu)成,當(dāng)熱輸入為960J/cm時焊縫由B2+O雙相構(gòu)成。
　　焊縫和熱影響區(qū)的顯微硬度要高于母材,焊縫的平均顯微硬度最高。由B2+O雙相組成的焊縫抗拉強度為992MPa,接近母材的抗拉強度,斷口形貌是準(zhǔn)解理斷裂。由B2單相組成的

4、焊縫抗拉強度為844MPa-878MPa,斷口形貌是解理斷裂。利用原位拉伸觀察焊接接頭斷裂行為,發(fā)現(xiàn)裂紋沿著滑移帶相差最多的方向擴展。焊接接頭650℃高溫拉伸強度為687MPa-721MPa,延伸率為2.56%-2.94%。斷口形貌均為巖石狀,說明是沿晶斷裂。激光焊接以后室溫形成的B2相是不穩(wěn)定的,在650℃拉伸時析出小部分的α2相,導(dǎo)致焊縫強度下降。經(jīng)過焊后熱處理,焊縫由B2+O相組成。室溫拉伸強度為896MPa-928MPa,說明一