8 mm厚TC4鈦合金TIG、MIG焊接工藝及性能對比研究

牟剛　華學(xué)明　徐小波　王歡　李芳　王敏

摘要：以8 mm TC4鈦合金厚板為實驗材料，采用手工鎢極氣體保護焊（TIG）和熔化極氣體保護焊（MIG）研究了各自實驗條件下的焊縫成形、微觀組織、力學(xué)性能和拉伸斷口的異同。結(jié)果表明，TIG、MIG焊焊縫均成形美觀，但MIG焊焊接速度更快;母材為α+β雙相組織，MIG焊熱影響區(qū)晶粒比TIG焊更均勻;二者焊縫均由粗大柱狀晶組成，組織均為α'馬氏體+β相;手工TIG焊接頭強度系數(shù)達到97.3%，擺動電弧MIG焊接頭強度系數(shù)為93.9%， 擺動電弧MIG焊強度低的原因在于焊縫中存在冶金型氣孔缺陷。

關(guān)鍵詞：鈦合金;中厚板;TIG焊;擺動電弧MIG焊;微觀組織

中圖分類號：TG457.19文獻標志碼：A文章編號：1001-2303（2020）04-0070-05

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.04.11

0 前言

TC4鈦合金含有6%的Al元素（α穩(wěn)定元素）和4%的V元素（β穩(wěn)定元素），屬于α+β兩相鈦合金。該合金具有較高的比強度、優(yōu)異的耐腐蝕性能和良好的可焊性，是目前應(yīng)用最為廣泛的鈦合金之一，主要應(yīng)用于航空航天、船舶艦艇、能源化工以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域[1-4]。

由于液態(tài)鈦合金的表面張力大（1.64 N/m）、密度小（4 500 kg/m3）、沸點高（3 315 K），高溫下極易吸附氫、氧、氮等氣體，使得中厚板焊接時的潤濕鋪展、氣孔等焊接缺陷成為研究熱點。焊接方法主要集中在手工TIG焊、激光焊及電子束焊接等。TIG焊具有設(shè)備成本低、操作簡單等優(yōu)點，目前是鈦合金主要的焊接手段，且多集中在厚度4 mm以下的板材[5]，10 mm以上的厚板多采用窄間隙TIG焊或者電子束焊接等方法[6];而應(yīng)用較廣的中厚板材，其適用的焊接方法研究較少，僅有少量文獻嘗試了激光焊接、等離子弧+TIG復(fù)合焊接或冷弧焊，但成本高，不易推廣[7-8]。……