激光焊接对犜犆4钛合金静强度与疲劳性能的影响

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1、２０１５年１月第３９卷第１期犞狅犾．３９犖狅．１犑犪狀．２０１５激光焊接对犜犆４钛合金静强度与疲劳性能的影响崔常京１，杨瞡２，陈群志１，姚伟２，马旭颐２（１．北京航空工程技术研究中心，北京１０００７６；２．中航工业北京航空制造工程研究所，北京１０００２４）摘要：采用静拉伸与等幅疲劳试验，对ＴＣ４钛合金母材试样和激光焊接（聚焦焊后进行散焦焊接）试样的静强度和疲劳寿命进行了对比研究，得到了两种试样的静强度、中值疲劳寿命犛犖曲线和９５％可靠度下的安全寿命犘犛犖曲线，并获得了两种试样在指定疲劳寿命１０６次循环下所对应的中值疲劳强度和安全疲劳强度。

2、结果表明：与母材试样相比，激光焊接试样的静强度虽然有所提高，但疲劳寿命或疲劳强度却大幅降低。关键词：ＴＣ４钛合金；激光焊接；静强度；疲劳寿命中图分类号：ＴＧ１１５．５文献标志码：Ａ文章编号：１０００３７３８（２０１５）０１００９００４犈犳犳犲犮狋狊狅犳犔犪狊犲狉犠犲犾犱犻狀犵狅狀犛狋犪狋犻犮犜犲狀狊犻犾犲犛狋狉犲狀犵狋犺犪狀犱犉犪狋犻犵狌犲犘狉狅狆犲狉狋犻犲狊狅犳犜犆４犜犻狋犪狀犻狌犿犃犾犾狅狔１，犢犃犖犌犑犻狀犵２，犆犎犈犖犙狌狀狕犺犻１，犢犃犗犠犲犻２，犕犃犡狌狀狔犻２犆犝犐犆犺犪狀犵犼犻狀犵（１．ＢｅｉｊｉｎｇＡｅｒｏｎａｕｔ

3、ｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｖｉｃＢｅｉｊｉｎｇＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２４，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｃｏｎｔｒａｓｔｓｔｕｄｉｅｓｏｆｓｔａｔｉｃｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｏｆｂａｓｅｍｅｔａｌａｎｄｌａｓｅｒｗｅｌｄｅｄ（ｆｉｒｓｔｆｏｃｕｓｉｎｇｗｅｌｄｉｎｇａｎｄｔｈｅｎｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇｗｅｌｄｉｎｇ）ＴＣ４ｔｉ

4、ｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｑｕａｓｉｓｔａｔｉｃｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｓ，ａｎｄｔｈｅｎｇｏｔｔｈｅｓｔａｔｉｃｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｈｅ犛犖ｃｕｒｖｅｏｆｍｅｄｉａｎｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ，犘犛犖ｃｕｒｖｅｏｆ９５％６ｓａｆｅｔｙｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅａｎｄｔｈｅｍｅｄｉａｎａｎｄｓａｆｅｔｙｆａｔｉｇｕｅｓｔｒｅｎｇｔｈｓａｔｔｈｅ１０ｃｙｃｌｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｂａｓｅｍｅｔａｌ，ｔｈｏｕｇｈｔｈｅｌａ

5、ｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇｓａｍｐｌｅｏｗｎｈｉｇｈｅｒｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｈｅｉｒｆａｔｉｇｕｅｓｔｒｅｎｇｔｈｇｒｅａｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ＴＣ４ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ；ｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ；ｓｔａｔｉｃｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ焊缝表面更加平滑，表面下塌量沿焊缝的横向和纵０引言向变得更加均匀，一般情况下焊缝表面的下塌量可ＴＣ４（Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ）钛合金具有比强度高、耐腐蚀由未修饰前的０．３５ｍｍ减小至０．１ｍｍ以内，此工性能好以及良好的中高温和低温工作能力，是目前艺目前在国内

6、处于领先水平，且还未见相关报道。世界范围内应用最为广泛的钛合金之一［１］。ＴＣ４因此作者针对某型号飞机发动机舱蒙皮用ＴＣ４钛钛合金在航空航天、石油化工、造船、汽车、医药等行合金板材先进行聚焦焊接再进行散焦焊接，对其静业的应用越来越广泛，焊接作为连接金属部件最为强度和疲劳性能进行了研究，并与母材的进行对比。有效和经济的方式，在各种应用中必不可少。激光１试样制备与试验方法焊接具有热输入低、焊接变形小、焊缝质量优良、易实现自动化生产等优点，更加适合于钛合金薄板结１．１试样制备构件的焊接。但是，由于钛合金在激光焊接过程中试验材料为２ｍｍ厚的ＴＣ４（Ｔｉ

7、６Ａｌ４Ｖ）钛合焊缝区存在较大的温度梯度，易产生咬边、焊塌等焊金板，其化学成分如表１所示。采用ＨＬ３００６Ｄ型缝成形缺陷，之后再采用激光散焦焊接的方法可使ＹＡＧ激光焊接机进行激光焊接，首先进行聚焦焊接，功率为２８００Ｗ，焊接速度为６ｍ·ｍｉｎ－１，聚焦收稿日期：２０１３１１１２；修订日期：２０１４０９３０３０ｍｍ；然后再进行散焦焊接，功率为２０００Ｗ，焊作者简介：崔常京（１９７９－），男，山东潍坊人，工程师，硕士。接速度为１．２ｍ·ｍｉｎ－１，散焦３０ｍｍ。·９０·崔常京，等：激光焊接对ＴＣ４钛合金静强度与疲劳性能的影响表１试验用犜

8、犆４钛合金的化学成分（质量分数）犜犪犫．１犆犺犲犿犻犮犪犾犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀狅犳狋犲狊狋犲犱犜犆４狋犻狋犪狀犻狌犿犪犾犾狅狔（犿犪狊狊）％ＡｌＶＣ