ＴＣ４鈦合金厚板窄間隙ＴＩＧ焊接接頭的高周疲勞性能

陳立佳 寧浩楠 張志鵬 張宇鵬 周舸

摘 要：為了確定厚板ＴＣ４鈦合金窄間隙ＴＩＧ焊接接頭的疲勞性能，對焊接接頭三層位置的樣品分別進行了室溫高周疲勞（ＨＣＦ）試驗，利用掃描電鏡與透射電鏡對疲勞斷口形貌及斷口附近的微觀組織進行觀察與分析．結果表明：三層焊接接頭的疲勞極限依次為４２０、３９０和４００ＭＰａ；第一層焊接接頭的疲勞裂紋萌生于樣品表面，位錯組態以位錯網絡和位錯陣列為主；第二層焊接接頭的疲勞裂紋萌生于樣品表面與焊接缺陷處，位錯組態主要為位錯纏結；第三層焊接接頭的疲勞裂紋萌生于樣品表面與近表面焊接氣孔位置，位錯組態主要為位錯陣列及位錯纏結．

關 鍵 詞：ＴＣ４鈦合金；高周疲勞；ＳＮ曲線；疲勞極限；窄間隙ＴＩＧ焊；斷口形貌；疲勞裂紋；位錯組態

中圖分類號：ＴＧ１４６ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２３）０４－０３９７－０６

ＴＣ４鈦合金屬于（α＋β）型雙相鈦合金，具有比強度高、密度低、韌性好、超塑性好、耐蝕性強以及疲勞強度高和可焊性好等特點，ＴＣ４鈦合金綜合性能優良，可滿足大多數行業對零件性能的需求，現已廣泛應用于航空、船舶、汽車、醫療、軍事等領域［１－５］．當前現代工業設備趨于高性能化、大型化，鈦合金厚板焊接需求量日益增大［６］．窄間隙ＴＩＧ焊作為鈦合金厚板的首選焊接工藝，具有焊接過程穩定、填充材料少、焊接質量優異以及可全位置焊接等優勢［７］．國內外學者已對鈦合金窄間隙ＴＩＧ焊接展開了研究，烏克蘭巴頓焊接技術研究所研制出了磁控窄間隙ＴＩＧ焊接設備，可將焊接過程中的熱損失降到最低并解決了側壁熔融不良的問題，進而獲得高質量焊接接頭［８］．李雙等［９］研究了焊接電流對ＴＣ４鈦合金窄間隙ＴＩＧ焊接接頭成形的影響，結果表明，隨著焊接電流的增大，焊縫熔深及熔寬增加，焊縫表面凹陷程度加大．