兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (4): 1015-1022.doi: 10.12382/bgxb.2021.0894
收稿日期:
2021-12-31
上线日期:
2023-04-28
通讯作者:
基金资助:
WU Pengbo, XU Kai, HUANG Ruisheng*(), YANG Yicheng, ZOU Jipeng, CAO Hao
Received:
2021-12-31
Online:
2023-04-28
摘要:
在摆动激光填丝焊接中,热输入是影响焊接接头组织与性能的关键因素,因此开展热输入与组织和力学性能的相关性研究,为进一步提高薄壁钛合金接头的力学性能提供数据支撑及相关理论依据。采用摆动激光填丝焊对2mm厚的TC4钛合金T形接头进行焊接试验,对比分析不同位置的微区组织与力学性能。研究结果表明:焊缝表面成形良好,无未熔合、气孔、夹渣等焊接缺陷;焊缝组织主要由α'马氏体和初生β相组成,并有少量的孪晶和位错产生;热影响区主要由母材中未发生相变的α相和α'马氏体组成;焊接接头硬度值在286~413HV之间浮动,其中焊缝区硬度值最高,与母材相比硬度值约提升38%,随着焊接热输入增大,相变生成α'马氏体越多,显微硬度增大;焊接接头平均抗拉强度为1076MPa,略高于母材,拉伸试件断裂位置为母材,断口呈现出韧性断裂特征;焊接接头平均剪切强度为679MPa,剪切试件断口起裂位置为焊缝内部,焊缝区断口呈沿晶断裂特征,热影响区断口呈解理和准解理穿晶断裂特征。
武鹏博, 徐锴, 黄瑞生, 杨义成, 邹吉鹏, 曹浩. 薄壁钛合金T形接头摆动激光填丝焊组织与性能[J]. 兵工学报, 2023, 44(4): 1015-1022.
WU Pengbo, XU Kai, HUANG Ruisheng, YANG Yicheng, ZOU Jipeng, CAO Hao. Microstructure and Properties of Laser Oscillating Welding with Filler Wire of Thin Wall Titanium Alloy T-joints[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(4): 1015-1022.
材料 | Al | V | Fe | C | N | H | O | Ti | 抗拉强度Rm/MPa | 显微硬度/HV |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
TC4钛合金 | 6.30 | 4.11 | 0.018 | 0.024 | 0.007 | 0.001 | 0.140 | 剩余 | 1038 | 286 |
TC4焊丝 | 5.75 | 3.82 | 0.044 | 0.012 | 0.006 | 0.001 | 0.081 | 剩余 |
表1 试验母材和焊丝化学成分质量分数及母材力学性能
Table 1 Mass fraction and properties of the base metal and welding wire in the test
材料 | Al | V | Fe | C | N | H | O | Ti | 抗拉强度Rm/MPa | 显微硬度/HV |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
TC4钛合金 | 6.30 | 4.11 | 0.018 | 0.024 | 0.007 | 0.001 | 0.140 | 剩余 | 1038 | 286 |
TC4焊丝 | 5.75 | 3.82 | 0.044 | 0.012 | 0.006 | 0.001 | 0.081 | 剩余 |
激光功率/ kW | 焊接速度/ (m·min-1) | 送丝速度/ (m·min-1) | 摆动 方式 | 摆动频 率/Hz | 摆幅/ mm |
---|---|---|---|---|---|
4.5 | 0.8 | 3 | 圆形 | 100 | 1 |
表2 摆动激光填丝焊工艺参数
Table 2 Processing parameters of laser oscillating welding with flier wire
激光功率/ kW | 焊接速度/ (m·min-1) | 送丝速度/ (m·min-1) | 摆动 方式 | 摆动频 率/Hz | 摆幅/ mm |
---|---|---|---|---|---|
4.5 | 0.8 | 3 | 圆形 | 100 | 1 |
试样编号 | Rm/MPa | 断裂位置 | |
---|---|---|---|
数值 | 平均值 | ||
1-1 | 1071 | 母材区 | |
1-2 | 1084 | 1076 | 母材区 |
1-3 | 1074 | 母材区 |
表3 焊接接头拉伸性能测试
Table 3 Tensile test of welded joints
试样编号 | Rm/MPa | 断裂位置 | |
---|---|---|---|
数值 | 平均值 | ||
1-1 | 1071 | 母材区 | |
1-2 | 1084 | 1076 | 母材区 |
1-3 | 1074 | 母材区 |
试样编号 | 剪切强度/MPa | |
---|---|---|
数值 | 平均值 | |
2-1 | 682 | |
2-2 | 685 | 679 |
2-3 | 671 |
表4 焊接接头剪切性能测试
Table 4 Mechanical performance test of welded joints
试样编号 | 剪切强度/MPa | |
---|---|---|
数值 | 平均值 | |
2-1 | 682 | |
2-2 | 685 | 679 |
2-3 | 671 |
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doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2018.11.021 |
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