钛合金Ti-10Al-44Nb电子束焊接接头组织与性能研究

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Ti2Al Nb基合金作为一种关键的结构材料,由于其优异的综合性能,如低密度、高比强度、良好的耐腐蚀性和抗疲劳性能,通常应用于航空航天、海洋和生物医学等领域。但Ti2Al Nb合金焊接时接头的高温塑性严重下降,并伴随冷裂纹和气孔等缺陷问题。本文对Ti-10Al-44Nb钛合金进行电子束焊接,分析焊接工艺和合金化对焊接接头的宏观形貌、显微组织、显微硬度和拉伸性能的影响规律,并分析焊接缺陷的性质。对添加Ti B2的Ti-10Al-44Nb钛合金电子束焊接接头进行无损检测分析,检测到B-1和B-2焊接接头都出现了横向裂纹以及未熔合缺陷,而B-3焊接接头焊接质量较好。在其他焊接参数不变的情况下,改变电子束流的大小,未添加Ti B2粉末的Ti-10Al-44Nb钛合金电子束焊接接头的宏观形貌发生变化,而添加Ti B2的钛合金电子束焊接接头容易得到深宽比很小的“钉”形焊缝。显微组织分析表明,未添加Ti B2的焊接接头的母材显微组织均由α2、O相和B2相组成,热影响区的显微组织均为大量的B2相和少量的α2相,焊缝区的显微组织均以B2相为主。添加Ti B2的Ti-10Al-44Nb钛合金电子束焊接接头的焊缝组织主要为B2相和少量Ti B相。同时,添加Ti B2后焊缝中柱状晶尺寸明显减少。力学性能分析表明,不同焊接参数下Ti-10Al-44Nb钛合金电子束焊接接头显微硬度分布几乎相同,都随着距焊缝中心距离的增大,显微硬度逐渐降低。未添加Ti B2的Ti-10Al-44Nb钛合金电子束焊接接头硬度值与添加Ti B2的相比没有明显变化。对B-3(Ib:18 m A,Ti B2:1.9μm)焊接接头进行了室温拉伸性能测试,制备1#和2#两个试样,由拉伸数据可知,1#接头强度为723 MPa,2#接头强度为555 MPa。Ti-10Al-44Nb钛合金电子束焊接接头室温拉伸断口呈明显的解理断裂特征。
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