钛合金线性摩擦焊接界面组织研究现状.pdf

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1、论坛FORUM钛合金线性摩擦焊接界面*组织研究现状ResearchStatusofMicrostructureofLinearFrictionWeldedTitaniumAlloy西北工业大学凝固技术国家重点实验室　 　　　　　　　　　　　　王新宇　 李文亚　 马铁军西北工业大学摩擦焊接陕西省重点实验室　 由于线性摩擦焊在整体叶盘，特别是双性能叶盘的制造及修复方面具有很大的技术优势，因此，深入、系统地开展线性摩擦焊的应用基础理论研究，掌握整体叶盘线性摩擦焊的接头组织演变与质量控制等技术关键是很有必要的。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2

2、015.20.056不断增加，界面金属迅速达到粘塑性的技术优势，因此，深入、系统地开展状态，然后被挤出，形成飞边。待足线性摩擦焊的应用基础理论研究，掌量金属被挤出后，停止往复运动并施握整体叶盘线性摩擦焊的接头组织加顶锻力，完成焊接。与熔焊等焊接演变与质量控制等技术关键是很有王新宇方法相比，线性摩擦焊不仅具有摩擦必要的。硕士研究生，主要从事钛合金线性摩擦焊过程中的组织演变、接头织构与焊接可靠性高、成本低、接头质量优力学性能相关性研究。异的优点，还可实现方形、多边形截振动方向[3-4]摩擦压力面等非回转件的可靠连接。线性摩擦焊在航空航天领域有线性摩擦焊（Linear

3、Friction极其重要的应用与发展前景，引起飞边Welding，LFW）是20世纪80年代了国外大型航空发动机制造厂家的图1线性摩擦焊原理示意图末问世的一种新型的固相连接方法。高度重视[5-6]，并就线性摩擦焊接制它是集焊接、塑性加工、摩擦学、机造整体叶盘技术申报了诸多专利，同质钛合金线性械、电子等学科技术为一体的先进技且成功应用在多款发动机上，成为摩擦焊组织术[1]，其原理如图1[2]所示。焊接过[7]国外严密封锁的核心技术。例如线性摩擦焊接头焊缝组织一般程中，一待焊工件由振动机构驱动，EJ200发动机的1~3级风扇盘，F119分为3个区域：（1）焊缝中心区

4、（Weld相对于另一待焊工件作直线往复运的带有空心叶片的1级风扇叶盘，联CenterZone，WCZ）。摩擦界面产生动。焊接界面金属在往复摩擦与轴合攻击战斗机JSF升力风扇叶盘及的高温与轴向的摩擦压力、界面剪切向压力作用下产生摩擦热，随着热量JSF119的风扇叶盘的焊接[8]。由于力共同作用于该区域，使得位错密线性摩擦焊在整体叶盘，特别是双性度增加，在晶界附近塞积，引起严重*国家自然科学基金项目（51574196）资助。能叶盘的制造及修复方面具有很大的晶格畸变，储存了大量的变形能，56航空制造技术·2015年第20期AdvancedWeldingTechnolo

5、gy先进焊接技术[13]促使该区发生完全动态再结晶，形状亚结构聚集长大，构成再结晶晶粒化。Romero等详细研究了顶锻成细小的等轴晶组织。焊缝区的特的核心。由于焊缝高温停留时间很压力对线性摩擦焊TC4接头显微组点是两侧金属原子相互扩散、晶界相短，因此再结晶晶粒并不能长大，随织的影响，发现接头宽度随着轴向压互迁移、物质相互渗透。（2）热力影着界面温度的降低，α晶粒沿β晶力的增大而减小，焊缝区组织为魏氏响区（Thermo-mechanicallyAffected界逐渐生长，或向晶内生长，最终形组织，原始β晶粒勾勒出晶界，热力Zone，TMAZ）。其行为只与本侧材成焊

6、缝的细晶组织。热力影响区同影响区由拉长的α和β晶粒组成，[14]料所承受的热力耦合作用有关，不受样受到变形和高温的共同影响，然而并沿着变形方向分布。Karadge等另一侧材料的影响。摩擦热和挤压相对于焊缝区，其受到的变形和高温采用不同尺寸的TC4试样进行线性剪切同样对该区域有明显影响，但由较小，储能不满足动态再结晶发生条摩擦焊接试验，结果表明，尺寸对焊于距离焊缝较远，其变形程度和温度件，故晶粒尺寸有明显的过渡特征：接接头组织影响不大，焊缝区都是超较焊缝中心区小，变形能不能满足动靠近母材区域温度低，变形小，晶粒细晶组织且有针状马氏体存在，只是态再结晶及相变的需求，

7、因此组织特较大;靠近焊缝区温度高，变形大，大试件接头塑性区域晶粒尺寸是小征表现为沿焊接摩擦方向伸长呈流发生部分动态再结晶，组织大小不试件的2倍。[15]线形的变形晶粒及部分再结晶组织。均。此外，Dalgaard等对近β钛[11]（3）热影响区（HeatAffectedZone，Land等研究了TC11钛合金合金Ti5553（Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr)HAZ）。该区域的温度进一步降低，的接头组织，发现焊缝中心发生了动线性摩擦焊接头组织进行了研究，发看不到明显的变形，对于钛合金而态再结晶，组织特征为板条状α晶现其再结晶行为较双相钛合金更为言，由于其导热性差

8、，该区温度对组粒分布在细