TC4钛合金A-TIG焊接接头组织与性能研究

发布时间：2018-09-17 11:21

【摘要】：TC4钛合金是一种中等强度的α+β双相钛合金,因其密度小,比强度高,耐腐蚀性能好及高温蠕变性能好等优点,被广泛应用于航空航天、船舶制造、化工及医疗等领域。传统钨极氩弧焊(TIG)成本低,操作简便,焊缝成形好,成为TC4钛合金广为使用的焊接方法,但是TIG电弧能量密度较低,焊缝深宽比小,接头软化区过宽,从而导致力学性能下降。近年来A-TIG焊接工艺收到广泛关注,为此,本文选取NaF、MgF_2、Na_3AlF_6和Na_2SiF_6四种单一的活性剂,对TC4钛合金A-TIG焊接头组织和力学性能进行研究。采用优化工艺参数对涂覆NaF、MgF_2、Na_3AlF_6和Na_2SiF_6活性剂的TC4钛合金试板进行A-TIG焊接,借助观察焊接电弧形态,测量焊接电弧电压,研究焊缝微观形貌及接头微观组织,分析活性剂对接头相组成的影响。通过测试传统TIG焊和A-TIG焊接头的力学性能,结合断口扫描和能谱分析,探究活性剂对接头性能的影响规律。相同工艺参数下,传统TIG焊深宽比为0.224,涂覆NaF与MgF_2能有效增加焊缝熔深,减小焊缝熔宽,深宽比分别,达到0.315和0.398;而涂覆Na_3AlF_6与Na_2SiF_6熔深、熔宽略有减小,深宽比均为0.200。在涂覆NaF与MgF_2焊接时电弧收缩明显,涂覆Na_3AlF_6与Na_2SiF_6电弧收缩不明显。传统TIG焊时电弧电压为15.0V,涂覆NaF与MgF_2时电弧电压分别为15.7V和15.9V;而涂覆Na_3AlF_6与Na_2SiF_6时的电弧电压均为14.9V左右。TC4钛合金母材组织为等轴状α相和β相的机械混合物,焊接接头组织主要为魏氏组织与网篮状组织。涂覆NaF与MgF_2的接头网篮状组织较多,α'相细小。TIG焊及涂覆Na_3AlF_6与Na_2SiF_6的接头魏氏组织较多,α'相尺寸较大,活性剂对接头的相组成几乎没有影响。传统TIG焊接头强度系数为0.75,抗弯强度为1436.67MPa;涂覆NaF与MgF_2接头的强度系数分别为0.88和0.92,抗弯强度分别达到2231.36MPa和1843.91MPa;涂覆Na_3AlF_6与Na_2SiF_6的接头强度系数分别达到0.91和0.94,抗弯强度分别为1613.0MPa和1888.54MPa。活性剂可有效提高TC4钛合金接头的抗拉强度及抗弯强度。
[Abstract]:The effect of active agent on the phase composition of the joint was analyzed.
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG444.74

【参考文献】