航天产品异种金属电子束焊接研究与应用

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1、综述航天制造技术综述航天产品异种金属电子束焊接研究与应用谢美蓉张益坤王炜张丽娜朱瑞灿（首都航天机械公司，北京100076）摘要：针对航天产品异种金属电子束焊接的研究现状进行综述和评论，重点介绍了以不锈钢、高温合金、钛合金和铜合金为代表的应用实例，以期对实际生产提供借鉴意义，并提出后续开展的异种金属连接的重点内容。关键词：真空电子束焊接；异种金属焊接；焊接裂纹StudyandApplicationofHeterogeneousMetalEBWinAerospaceProductsXieMeiron

2、gZhangYikunWangWeiZhangLinaZhuRuican(CapitalAerospaceMachineryCompany,Beijing100076)Abstract：ThispapercarriesoutthesummaryandreviewaimingattheresearchactualityofheterogeneousmetalEBWonaerospaceproducts.Itmainlyintroducestheapplicationexamplesinthefie

3、ldsofthematerialsrepresentedbystainlesssteel,hightemperaturealloy,titaniumalloyandcopperalloy,lookingforwordtoprovidethereferenceofactualproduction.Meanwhile,afurtherdiscussionisgivenabouttheimportantresearchcontentofheterogeneousmetalwelding.Keyword

4、s：vacuumEBW；heterogeneousmetalwelding；weldingcrack1引言两种物理性质差异大的材料时，可调节熔化量比，改善焊缝冶金条件，焊缝晶粒细，接头性能好。真空环随着航天技术的不断发展，对各类结构件的综合境对熔化金属有净化、提纯作用，因此是异种金属焊性能要求不断提升，如耐磨耐蚀性、耐高温高压性、接的优选方法。耐冲击性能、低温韧性等。由一种金属材料组成的结从多年焊接生产中获得的实际经验出发，针对航构件往往难以满足工程使用要求，因此异种金属构件天产品中涉及到的不锈

5、钢、高温合金、钛合金及铜合的焊接制造技术得到越来越普遍的应用。异种金属焊金的异种金属电子束焊接进行综述和评论。接构件结合了组成材料的各自优异性能，并且降低加工难度，缩减生产成本，提升制造效率。不同的金属2奥氏体不锈钢的异种金属焊接研究在化学成分、熔点、热导率、膨胀系数、比热容等热物理性能和力学性能方面差异显著，二者熔化焊存在2.1奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti与高温合金GH4169冶金不相容性和较大的热应力及组织应力。其它合金焊接元素的引入，易产生脆性相及不同熔点相的偏析，极随着航天发动机推力

6、的提高，大量选用了高温合[1]易形成接头区裂纹缺陷，加大了异种金属焊接难度。金和1Cr18Ni9Ti不锈钢作为结构材料。GH4169高温电子束焊接由于能量密度集中可控、穿透性强，焊接合金材料具有较高力学性能和抗氧化、抗腐蚀性能，作者简介：谢美蓉（1975-），高级工程师，焊接设备与工艺专业；研究方向：特种焊接。收稿日期：2014-12-181综述2015年2月第1期普遍应用于发动机活门系统的波纹管上，需要进行不能忽略的是控制GH4169合金母材的晶粒度，晶粒[2]1Cr18Ni9Ti底座与GH4

7、169波纹管的电子束焊接。尺寸应细于5级，同时降低热输入，减少过热区和母各类导杆试件也采用了二者的异种金属焊接形式。材高温停留时间，并可靠散热，可避免焊接热影响区1Cr18Ni9Ti底座与时效或固溶状态GH4169波纹的液化裂纹。管焊接时，波纹管的厚度很薄，根据其层数的不同，一般只有0.2～0.6mm。对焊接后的波纹管组件进行气D密检查，由于波纹管一侧的焊缝熔合线附近出现了大直径量漏点，发生严重泄漏。经分析，在焊趾附近有明显的区域成分偏析，内部组织成分不均，树枝晶的晶间间隙a残存液膜在固相线附近

8、的凝固结晶末期，会引起开裂而产生裂纹。此类GH4169薄壁件与1Cr18Ni9Ti焊接，图3锁底间隙示意图抗裂性能差，很难采用工艺手段完全避免，推荐波纹表1锁底间隙值mm管与相配零件尽量采用同种材料，并在固溶状态下焊直径D锁底间隙a接，焊后热处理，使波纹管组件达到使用强度。＜100.15≥100.251Cr18Ni9Ti与GH4169导杆试件焊接时（焊接区厚度约为3mm），焊缝内部结晶裂纹和近缝区液化裂2.2奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti与F151钢的焊接纹的倾向较大。焊缝金属为单相奥氏体组织