厚板TC4钛合金电子束焊接头组织和力学性能研究

对30 mm厚TC4钛合金进行电子束焊接试验,通过金相分析以及显微硬度测试对焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,TC4钛合金母材由等轴α以及部分β转变组织组成,焊缝区组织在纵向上具有不均匀性。焊缝顶部β柱状晶粗大,沿熔合线向顶部生长,中部和下部柱状晶相对较小,垂直熔合线向焊缝中心对称竞相生长。β晶粒内部微观组织为针状马氏体,马氏体尺寸从焊缝顶部到底部逐渐减小。热影响区显微组织为等轴初生α相和α'针状马氏体,以及未完全转变的β相。焊缝区和热影响区显微硬度值高于母材;在焊缝区纵向上,顶部显微硬度值为340 HV,随着距离焊缝顶部距离的增加,硬度值显著增大,最大值为435 HV。

热处理对TC4钛合金厚板组织和性能的影响

采用正交试验方法,研究了不同热处理制度对TC4钛合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度对合金显微组织、室温拉伸强度、塑性和断裂韧性影响很大。相变点下固溶时合金组织为双态组织,相变点上固溶时合金组织为魏氏组织;当固溶温度从975℃相变点下增加到1045℃相变点上时合金的强度变化不大,合金的塑性大幅下降,而合金的断裂韧性逐渐升高;TC4钛合金厚板在975℃/10 min+670℃/1 h热处理,可获得最佳强度-塑性匹配,在995℃固溶处理,670~760℃时效处理可获得最佳强度-韧性匹配。

TC4钛合金厚板电子束焊接接头的组织与性能

采用真空电子束对20mm厚的TC4钛合金板材进行对接,探讨了电子束流对接头显微组织及力学性能的影响。结果表明,焊缝晶粒尺寸随熔深的增大而减小,晶粒尺寸梯度随束流的增大而减小;电子束流从95mA增大至105mA时,焊缝上部的α′和晶间α相以及α′板条束大于中部和下部,且随着束流的增大,晶间α相变宽、α′板条束变粗大;束流减小至85mA时,焊缝下部没有晶间α相和α′板条束产生。接头强度高于母材,束流为95mA时,强度达到最高,为1 265 MPa,接头为韧性断裂和准解理断裂的混合断裂方式。