钛合金拥有重量轻、韧性好、比强度高、耐侵蚀性强的特点，，出格合用于航空航天资料，，随着汽车、自行车轻量化的要求，，钛合金的利用也越来越多。。

钛合金拥有较小的导热系数(15.24 W/(m.K))以及较低的膨胀系数(约9.41x10^-6?10.03x10^-6 °C^-1),且对激光的吸收率较低，，约为0.4%,以及较高的熔点(1670 °C )，，这些属性意味着必要较高的热量输入，，能力实现钛合金的焊接，，而过高的热量输入可能会导致焊缝气化，，产生焊接缺点，，进而降低焊缝的抗拉强度。。 激光焊接时的能量密度高，，能够用较小的热量输入得到较大的焊缝熔深，，激光焊接已经在不锈钢焊接中得到较多的利用。。对激光吸收率较低的金属，，由于大部门激光能量被反射掉，，必要较高的激光能量输入能力使资料形成焊接，，这样浪费了能量，，同时增长了热影响领域。。对资料理论进行处置，，能够增长资料对激光的吸收率，，如对铝合金理论进行喷砂 或使用深色涂层,能够提高激光吸收，，导致焊缝熔深显著增长；在铜理论涂覆石墨，，提高资料对激光的吸收率，，能够得到较好的焊接成效。。截至目前,国内外均未见有对钛合金理论进行处置后进行激光焊接的报道出现。。

文中对钛合金TC4理论进行处置，，而后进行激光焊接，，钻研理论处置对激光焊接焊缝熔深、微观组织和力学机能的影响，，为现实出产提供尝试参考。。

1、焊接尝试

1.1资料

尝试资料为钛合金，，商标为TC4,厚度为2 mm,将板材切割为100 minx 50 mm。。选取夹具将资料夹紧，，激光焊接过程中，，选取99.99%的氮气对焊缝理论进行；，，TC4钛合金的化学成分如表1所示。。

1.2设备

选取高功率陆续光纤激光器作为焊接光源，，激光器最大功率为2000 W,波长为1064 nm,光纤芯径为100 pn,激光器为武汉锐科激光公司提供，，型号为RLF-C2000,激光束经过加工头聚焦后，，在激光焦点处的光斑巨细为0.4nmi。。激光加工头固定不动，，三维活动平台带头载具及资料活动，，尝试平台如图1a所示。：阜旖油返目估慷妊∪∥⒒谥频缱尤苁匝榛胁馐，，由普洱三思泰捷公司提供，，型号为CMT4102,测试平台如图1b所示。。

2、工艺尝试了局及分析

2.1资料理论处置

在激光焊接前，，对钛合金TC4理论进行处置，，理论处置的方式有4种，，别离为砂纸打磨、喷砂、涂覆石墨层以及激光扫描。。用砂纸打磨处置时，，选取600主张水砂纸对板材理论别离进行横向和纵向打磨，，功夫各为3 min,砂纸打磨后的资料理论平坦，，无显著划痕；喷砂处置是选取喷砂枪将260主张石英砂喷射到资料理论，，喷砂后使资料理论平坦，，别离用丙酮、酒精洗濯理论油污及杂质。。涂覆石墨层的步骤是：选取纯度为95%,粒度3000主张鳞片石墨粉，，将其用刷子屡次涂覆在钛合金TC4理论，，直到资料理论的石墨粉散布均匀为止。。激光扫描处置选取100W光纤激光器，，均匀功率为100 W,频率为10?2000 kHz,波长为1070 nm,光纤芯径为14 gm,激光束经过加工头聚焦后，，在激光焦点处的光斑巨细为

0.028 mm,能够对资料理论进行激光扫描，，在理论形成网格图形，，增长资料对激光的吸收率。。

2.2激光焊接焊缝强度测试

选取最大功率3000 W的光纤激光器对4种理论处置后的钛合金TC4板材进行激光焊接。。经过测试，，选取的焊接工艺参数为，，激光功率2600 W,焊接速度为50mm/s,离焦量为+2 mm,选取氮气对焊缝理论进行；，，氮气流量为10L/mino将焊接样品选取线切割机切割成尺度状貌，，选取拉力测试机测试样品焊缝的拉力值，，拉力值除以焊缝面积（焊缝面积等于焊缝宽度乘以焊缝长度）得到焊缝的抗拉强度值。。理论未处置的焊缝抗拉强度为587 MPa,为母材（抗拉强度为895 MPa）的50%左右。。砂纸打磨处置后的焊缝抗拉强度为889 MPa,极度靠近母材的抗拉强度。。

喷砂处置和涂覆石墨层后的焊缝抗拉强度别离为683MPa和678 MPa,比理论未处置的大，，但是低于钛合金母材。。激光扫描处置后的焊缝抗拉强度为1106MPa,大于母材。。

2.3激光焊接焊缝切片分析

对焊缝进行切片分析，，焊缝切片如图2所示，，其中图2a为未进行理论处置的焊缝切片，，焊缝熔深较小，，为1.50mm,这可能是由于钛合金对激光反射率较高，，资料吸收率较低，，导致熔深较低，，这种情况下，，焊缝抗拉强度较低。。图2b为砂纸打磨处置后的焊缝切片，，焊缝熔深增长到2.02 mm,相对于未进行理论处置的焊缝，，熔深增长了 30%,这是由于砂纸打磨后，，资料理论形成漫反射，，提高了资料对激光的吸收率，，进而增长了焊缝熔深，，使焊缝抗拉强度增长到靠近母材的抗拉强度。。其中图2c为喷砂处置后的焊缝切片，，图2d为涂覆石墨层后的焊缝切片，，焊缝熔深相对于未进行理论处置的焊缝，，熔深均有增长，，但是焊缝内部存在微裂纹及气孔，，导致焊缝抗拉强度较低，，这可能是由于喷砂处置以及涂覆石墨将杂质引入到了焊缝中，，在熔池冷却凝固过程中产生了裂纹偏差。。图2e为激光扫描处置后的焊缝切片，，焊缝熔深为1.99mm,达到资料自身的厚度，，批注资料被焊透，，且焊缝内部无裂纹及气孔，，这是由于激光扫描后，，在资料理论形成毛化景象，，增长了资料对激光的吸收率，，提高了焊缝的熔深，，同时激光扫描过程中，，未引入任何的杂质，，不会产生裂纹及气孔，，使焊缝的抗拉强度大于母材。。

2.4焊缝微观结构分析

进一步对4种理论处置后的钛合金TC4激光焊缝微观结构进行分析，，焊缝的熔合区500倍放大如图3所示，，其中图3a对应为砂纸打磨处置后的激光焊缝熔合区的微观结构，，图3b对应为喷砂处置，，图3c对应为涂覆石墨层处置，，图3d对应为激光扫面处置。。 由图3可知，，所有样品的熔合区显微组织均为马氏 体，，对图像仔细观察能够发现，，4种理论处置后激光 焊缝的马氏体微观结构之间存在一些差距，，砂纸打磨 处置后的焊缝微观结构由针状a马氏体结构组成，，存 在暗色针状颗粒，，可能是TiC,喷砂处置以及涂覆石 墨层处置的焊缝微观结构由片状马氏体结构组成，，晶 界处存在较暗的颗粒，，可能是石墨同化物，，这些颗粒 会导致焊缝脆化，，降低焊缝的抗拉强度。。激光扫描处 理后的焊缝微观结构由针状a马氏体结构组成，，内部 针状结构极度致密，，内部无杂质，，使焊缝抗拉强度达 到了最高的1106 MPa,超过了母材的强度。。

3、结论

钻研了理论处置对钛合金TC4激光焊接的影响。。 4种分歧的处置步骤如砂纸打磨、喷砂处置、涂覆石 墨层以及激光扫描均可提高焊缝抗拉强度及熔深。。

焊缝熔合区域的显微组织分析了局批注，，所有焊缝均由马氏体组成，，但是分歧的理论处置方式焊接后 的显微组织有轻微的差距，，激光扫描处置后的焊缝微 观结构中内部针状结构极度致密，，内部无杂质，，使焊 缝抗拉强度达到了最高的1106 MPa,超过了母材的强度。。

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