热输入对Ti180钛合金电子束焊接接头组织和力学性能的影响

焊接热输入量会影响双相钛合金接头热影响区α/β相转变以及次生α′相的析出,进而改变接头力学性能。对7 mm厚Ti180钛合金电子束焊接接头组织分析发现,近熔合线热影响区和中部热影响区由“ghost”状初生α相、次生针状α′相和残余β相组成,近母材热影响区由初生α相、残余β相和少量次生α相组成。热输入量升高会导致初生α相比例减少,进而接头拉伸性能发生变化。当热输入由120 J/mm增加到177 J/mm时,接头的伸长率由16.7%降低到11.6%,抗拉强度均达母材强度(970 MPa);而焊缝区与热影响区的硬度始终高于母材硬度(341HV)。因此,可以通过改变焊接热输入量来控制热影响区微观组织,进而实现对Ti180钛合金接头力学性能的调控。

焊后热处理对Ti180电子束焊接头组织与性能的影响

对7 mm厚Ti180双相钛合金电子束焊接接头采用不同焊后热处工艺(550~700℃,8 h),研究热处理温度对接头的显微组织和力学性能的影响。结果表明:热处理后Ti180电子束焊接头焊缝区和热影响区的残余β相上生成纳米级针状α相和球状亚微米级颗粒Ti5Sn3。随着热处理温度的升高,次生针状αʹ相逐渐减少,纳米级针状α相逐渐粗化,球状亚微米级颗粒逐渐回溶,使得接头的焊缝区和热影响区的显微硬度逐渐减小。此外,接头的常温抗拉强度和伸长率逐渐下降,而高温抗拉强度和伸长率整体上呈现随热处理温度先下降后上升的变化趋势。在热处理参数为550℃、8 h时,Ti180焊接接头具有最优的力学性能。且焊后热处理可以显著减小Ti180焊焊接接头的残余应力,在热处理温度为650℃时,接头的残余应力消除效果最佳。