钛合金具有比强度大、比重量轻、耐高温、加工成型以及焊接性良好等优点,一直被广泛的应用于航天、航空、化工等领域。材料的发展及被广泛应用,离不开良好的焊接方法的支撑,因此,探索出高效的焊接方法能够促进钛合金的发展。同时,钛合金实际焊接生产中焊缝经常出现气孔、夹杂等缺陷,在服役过程中结构件易于磨损,为了延长结构件的使用寿命和降低成本,补焊不失为一种良好的解决问题的方法。 本课题以此为出发点,针对国内牌号TA15钛合金板材,探索出适合TA15钛合金的高效焊接方法,其中包括激光-TIG复合热源焊接方法和活性化TIG焊接方法。同时对钛合金焊接试件进行补焊,并对补焊焊缝进行了系统的分析。 研究结果表明,采用激光-TIG复合热源焊接工艺可以实现钛合金的高速焊接,其焊接速度可达普通TIG的3～4倍。通过接头微观组织和力学性能分析,发现激光-TIG复合焊接接头成型良好,焊缝区由上部的柱状晶和下部的等轴晶构成,断口为韧性断裂,焊缝抗拉强度可以达到母材的98%以上。 采用活性化焊接,在单一活性剂堆焊的基础上,综合考虑熔深及力学性能等方面因素,选取4种活性剂分别进行两组3水平3因素的正交试验,试验结果显示,选用理想配比的混合活性剂,在相同参数条件下,熔深可提高到普通TIG焊接熔深的3.46倍。 对TA15钛合金焊接接头进行多次补焊,发现随着补焊次数的增加,补焊焊缝组织长大,合金元素在母材中与在焊缝中含量不均衡程度加大,接头疲劳循环次数降低,其中初始焊接接头、一次、二次和三次补焊接头变化较小,而三次补焊接头与四次补焊接头的差别则尤为明显。采用涂活性剂补焊,可以在焊缝缺陷处直接进行填丝补焊,并且补焊焊缝熔合良好,补焊焊缝组织不发生长大现象。