引言

钛合金资料它拥有高强度，，耐高温、、良好的抗侵蚀机能和优良焊接性等利益，，是目前航空航天中被宽泛使用的金属资料之一[1-2]。。另一方面随着我国航空事业的蓬勃发展，，越来越多的先进技术被利用于航空航天，，其中激光焊作为近年来发展迅速的一种高能束流焊接，，拥有焊接速度快、、热影响区小、、焊缝成形美观、、好的深宽比等优势，，出格是近几年光纤激光器的高速发展，，解决了工业传统的CO2和YAG激光由于功率限度而导致的只合用于薄板焊接的限度，，使得激光焊接技术获得了越发宽泛的利用[3-4]。。

别的在出产中激光焊接有易操作，，焊接地位精准、、焊后形成的焊缝平坦度高、、变形小、、不变性强等利益。。

焊后根基不必要进行二次加工处置，，大大地节约了工序功夫和加工成本，，使得它越来越多地被用于出产制作傍边。。

随着航空航天的发展，，形形色色复杂状态构件的大量使用不成预防线涉及到焊接结构，，这使得钛合金的焊接技术变得相当重要。。而焊后变形成为目前制约焊接发展的重要成分之一。。经过多年钻研，，焊后可通过热处置校形解决焊接变形问题，，该技术已极度成熟，，目前也有较多文件对热处置后焊接接头的组织与机能影响做了分析钻研[5-8]，，但目前针对热处置次数对激光焊接接头影响的钻研鲜见报道。。随着航空航天产品结构状态越来越复杂，，在现实出产傍边，，必要屡次热处置校形的情况越来越普遍。。本文针对TC4钛合金母材、、激光焊接接头进行反复热处置，，比力其接头组织和力学机能，，为结构件焊后屡次热处置提供试验凭据。。

1、、试验资料与步骤

试验资料为2.0mm厚的TC4钛合金薄板，，M退火状态。。规格300mm×200mm。。：附由璞肝6003Ｄ碟片光纤激光器，，最大功率6000Ｗ，，激光波长1.06μm，，光纤芯径为300μm，，选取300焦长的HIYAG激光焊接聚焦镜系统。。通过ＫＵ-ＫＡ机械手实现焊接轨迹，，进行不填丝的激光拼焊试验。。

为；；そ油肥苋壤砺鄄皇芸掌跋觳趸，，试验时选取99.999％纯度的氩气进行；；。。：盖巴ü2％～4％HF＋30％～40％HNO3＋H2O（余量）的酸洗液对焊接理论进行酸洗处置，，酸洗后烘干，，待焊接前使用钢丝刷打磨，，而后选取酒精、、丙酮擦拭理论，，维持焊接地位干净。。为预防焊接过程中板材变形，，选取焊接夹具对资料进行约束。。同时背面通入氩气；；。。试验工艺参数为激光功率P为2000Ｗ～3500Ｗ，，焊接速度ｖ为4m/min～6m/min，，离焦量△ｆ为-1.5～1.5mm。。试验实现后，，为相识除咬边等理论缺点对机能的影响，，对焊后的焊缝进行了激光双面修饰焊。。：负蠼蠿光检测，，满足一级焊缝尺度后，，将母材、、接头别离进行1次～4次热处置，，热处置制度为120min内从室温均匀加热至300℃，，保温30min，，而后160min内从300度均匀加热至640℃，，保温170min，，随炉冷却至100℃以下出炉，，热处置制度示意图如图1所示。。

将焊接态和焊后热处置态的母材以及焊接接头制作成金相试片，，将焊接接头制成拉伸试样。。图2为拉伸试样的尺寸示意图。。

2、、尝试了局分析

2.1显微组织分析

如图3所示为原始激光焊接态的金相组织，，从图3（ａ）焊缝区能够看出，，组织中重要以近等轴状的β晶粒组成，，部门区域形成稍微拉长的β晶粒，，晶界清澈，，并且显微组织经历了激光高温重熔，，凝固过程中形成粗壮的近β晶粒，，晶粒尺寸在200～300μm之间[9]；；β晶粒内部重要以互订交错的“网篮状”马氏体组成。。如此组织重要与激光焊接的特点有关，，由于激光焊接能量密度大，，熔池温度高，，冷却速度较快，，熔池降温速度快，，温度梯度大，，属于非平衡凝固过程，，β相降温过程中来不及产生扩散相变转变为α平衡组织，，而直接通过

非扩散性切边形成α′针状马氏体，，焊缝在冷却过程中，，在β晶粒的天堑和内部同时产生α′针状马氏体相变。。并且α′相以分歧方向集束的大局交错在一路，，形成所谓的“网篮状”马氏体组织。。受激光焊接热输入的影响，，热影响区长条状轧制态α相出现肯定水平球化景象，，如图3（ｂ）所示，，这与钛合金的退火球化过程类似[10-11]，，并且球化的α相产生了肯定水平的长大，，相比于母材轧制态的细长晶粒，，热影响区晶粒沿轧制方向的长度减小，，垂直于轧制方向的长度增长，，即受到α相球化与长大过程的影响；；并且能够发现，，相对母材（图3（ｃ））来讲，，在热影响区内的α相与β相大体比例也产生变动，，这是由于热影响区靠近焊缝熔合区，，通常情况温度根基靠近α/β相变点，，会推进β→α转变，，由于激光焊接热影响区小于通常溶解焊接过程，，会使热影响区的组织冷却速度较高，，从而保留到室温的α相便会增多。。

对原始激光焊接态TC4进行分歧次数的热处置钻研，，热处置工艺如图1所示。。屡次热处置后的显微组织如图4所示，，对于焊缝区组织来讲，，从第1次热处置到第4次热处置，，整个过程中近等轴状β晶粒：挺孪嘀械幕ザ┙淮淼穆硎咸遄橹⒚挥胁灾呐ぷ，，并且相较于焊接态（图3中组织），，险些没有产生变动；；对于热影响区和母材一样处置前提的显微组织，，仍旧是热影响区的等轴和粗化的α相，，并且在母材中还能够发现弯折的α相和沿着轧制方向长条状的α相，，阐发出显著的原始退火态TC4板材组织特点。。这些特点可能与相应的

热处置前提有关，，每一次热处置焊件都经历了从室温到640℃总共8ｈ的受热，，640℃仅有170min，，对于焊件第4次热处置组织来讲，，根基上在640℃下处置了11ｈ左右，，但是显微组织并没有显著的扭转。？？？赡苁怯捎640℃与TC4合金的α/β相变点相差较远，，在此温度下TC4合金焊件并不能产生显著的扩散和组织扭转，，仅仅是内部应力的开释过程。。正如张[12]对Ｔｉ62Ａ合金电子束焊接后组织的长时低温处置批注，，热处置保温阶段的温度较低时，，对焊接过程中在热影响区保留的特殊结构以及熔合区的藐小片层组织结构并无太大影响。。并且TA15电子束焊后屡次热处置也发现了类似的了局[13]。。

2.2室温力学机能

焊接态以及焊后屡次热处置态焊接接头力学机能如表1和图5所示，，每一种状态都是三次拉伸取均匀值。。表1为原始焊接态和屡次热处置试样的室温力学机能数据，，图5别离为焊接态和屡次热处置试样的室温抗拉强度、、屈服强度和断面延长率柱状图。。从以上数据能够看出，，焊接接头的力学机能较为优异，，室温抗拉强度达到1100MPa以上，，最低屈服强度达到1023MPa，，断面延长率在10％左右。。

从图5的柱状图上能够看出，，屈服强度和断面延长率在原始焊接态和屡次热处置态变动很小，，屈服强度最大值与最小值的差值仅为60MPa，，差距也不是很大，，这与组织特点是相符的。。资料的机能是受到化学成分和组织结构的影响，，对于焊接态和屡次热处置的焊缝，，其显微组织根基无变动，，因而其拉伸力学机能得轻微颠簸也是正常景象。。

3、、结论

（1）TC4钛合金2mm薄板激光焊接接头区由于冷却速度较大，，显微组织以α′针状马氏体为主，，并形成“网篮状”交错散布的状态，，母材区为拉长的α相，，而热影响区出现α相的球化特点；；

（2）屡次热处置焊件显微组织钻研发现，，在焊缝区、、热影响区和母材区显微组织根基无变动；；

（3）原始焊接接头室温力学机能较为优异，，抗拉强度1139MPa，，断面收缩率10.9％，，达到了焊接件的使用要求；；焊缝屡次热处置后的力学机能根基上变动不大，，仅三次热处置后屈服强度出现肯定的降落，，但幅度较小。。

参考文件

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有关链接