TA15钛合金线性摩擦焊在飞机结构上的应用研究

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1、复杂构件制造技术MANUFACTURINGTECHNOLOGYOFCOMPLEXSTRUCTURETA15钛合金线性摩擦焊在飞机结构上的应用研究ApplicationStudyonLinear-frictionWeldingofTA15TitaniumAlloyAppliedtoAircraftStructure中航工业沈阳飞机设计研究所许平毕世权苏智星都泽鑫[摘要]针对TA15钛合金的线性摩擦焊开展了焊焊接，还可用于焊接大截面的塑料部件，已经成为叶盘、后热处理制度优化研究，在确定的热处理制度下测试了叶环结构的主导工艺之一

2、，但线性摩擦焊在飞机结构上线性摩擦焊接头的力学性能，开展了具有典型结构特征的应用却较少。为了推广该技术在飞机上的应用，针对的四点弯曲梁的静力/疲劳试验研究。研究结果表明：飞机结构常用的TA15钛合金材料，开展线性摩擦焊焊TA15钛合金线性摩擦焊接头的静强度、疲劳性能和断接接头热处理优化制度、全面力学性能研究、典型结构裂韧性等均较好，可以用于飞机结构件的焊接。件的静力、疲劳试验研究并对其进行评价，为线性摩擦关键词：TA15钛合金线性摩擦焊焊后热处理焊技术在飞机结构件上的应用奠定基础。力学性能四点弯曲梁主承力结构TA15钛合金

3、是综合性能优异的钛合金材料，它的[ABSTRACT]Aimedforlinear-frictionweldingof名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，主要的强化机制是TA15titaniumalloy,post-weldingheattreatmentisstud-通过α稳定元素Al的固溶强化，加入中性元素Zr和ied,andmechanicalpropertyistestedbasedonthespeci-β稳定元素Mo和V，以改善其工艺性。该合金的Alfiedpost-weldingheattreatm

4、ent,furthermore,thetestof当量为6.58%，Mo当量为2.46%，属于高Al当量的近staticforce/fatigueforfourpointbendingbeamisstudied.α型钛合金，它既具有α型钛合金良好的热强性和可Theresultsshowthatthestaticstrength,fatigueproperty焊性，又具有接近于α-β型钛合金的工艺塑性。TA15andfracturetoughnessareexcellent,linear-frictionweld-钛合金长时

5、间（3000h）工作温度可达500℃，瞬时（不超[3]ingcanbeappliedtoaircraftstructure.过5min）可达800℃。概括来说，TA15合金具有中等Keywords:TA15titaniumalloyLinear-friction室温和高温强度、良好的热稳定性和焊接性能，工艺塑weldingPost-weldingheattreatmentMechanical性稍低于TC4，强度等级在σb≥930MPa的中等强度钛propertyFourpointbendingbeamMainload-ca

6、rry-合金，综合性能优良。ingstructureTA15钛合金的锻件或厚板广泛应用于国内第三代DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.069飞机的框梁等主承力结构上，由于主承力结构的尺寸通常偏大，往往需要结合焊接工艺以小拼大，以提高零件线性摩擦焊技术是待焊工件之一固定，另一工件以的整体性和结构效率。以往飞机主承力结构通常选用一定速度作往复运动，或两个工件作相对往复高频运氩弧焊、电子束焊等焊接技术，随着线性摩擦焊技术的动，在垂直于往复运动方向的压力作用下随摩擦运动进发展以及国内线性摩擦焊

7、设备能力的提升，目前国内可2行，摩擦表面被清理并产生摩擦热，摩擦表面的金属逐焊接截面积为最大为6000mm的接头，将其应用飞机的渐达到粘塑性状态并产生变形，进而被挤出界面形成飞主承力结构上已经成为可能。[1]边，随后停止往复运动并施加顶锻力，完成焊接。该1TA15钛合金线性摩擦焊热处理制度优化方法在20世纪80年代中期进入燃气轮机行业，拟用作[2]研究整体叶盘更换损伤叶片的修理工艺，与常规焊接技术相比，线性摩擦焊过程属于固态连接，金属不熔化、不变由于焊接为局部加热，在操作过程中会产生复杂的形，而且不管工件截面是否对称，均可

8、以进行焊接。线热应力，如果焊后不进行有效的工艺处理，将会产生残性摩擦焊除了焊接钛合金、高强度钢材料，还可以焊接余应力和变形，甚至在没有外界因素作用下，结构自身[4]难以熔焊的粉末冶金材料、金属间化合物和金属基复合也会产生开裂或变形。因此焊后需进行有效的、温度材料，并且可进行异种金属的焊接，焊缝的静动态力