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学术论文
TC4钛合金电子束焊接工艺技术研究
Electron Beam Welding Processing of TC4 Titanium Alloy
中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公同林波虞文军李飞沈剑
中航工业北京航空制造工程研究所高能朿流国防科技重点实验室唐振云
[摘要]研究了厚板钛合金电子束焊接エ艺及变生产效率高、深宽比大、变形小等众所周知的诸多优点,
形,分析了不同热处理工艺对焊接接头的拉伸性能和成为钛合金焊接的主要技术之一H。
冲击性能的影响。试验结果表明,焊缝的横向变形量
TC4合金属于一种中等强度的Q+B型两相钛合
比纵向变形量大,横向变形为0.4-0.6mm,纵向変形为金,含有6%Q稳定元素AI和4%β稳定元素V。该
0.1-0.5mm。不同热处理条件对焊接接头的拉仲性能和金具有优异的综合性能,在航空和航天工业中获得了最
冲击性能存在一定的影响。采用热处理工艺2的焊接广泛的应用。在航空工业中主要用于制造发动机的风
接头抗拉强度、屈服强度略高于热处理工艺1,而其断扇和压气机盘及叶片,以及飞机结构中的梁、接头和隔
面收缩卒、延伸卒和冲击功均低于热处理工艺1。
框等重要承力构件。本文对TC4合金的电子朿焊接
关键词:钛合金电子束焊接焊接变形力学工艺技术进行研究,分析了厚板钛合金电子束焊接变形
性能
及接头力学性能。
ABSTRACT] The electron beam welding technol
ogy and distortion of thick titanium alloy ioints is inves.1试验方法及条件
tigated. The effect of heat treatment on tensile and impact1.1试验材料
properties of thick titanium alloy joints by electron beam
本试验选用TC4合金的主要化学成份见表1所示
welding is analyzed. The results show that the transverse材料厚度为53.5mm
distortion of thick titanium alloy ioints is higher than
the lognitudinal distortion. The transverse distortion is
表1TC4合金的主要化学成份
%
04-0.6mm. while the lognitudinal distortion is 0. 1-0. 5mm
He
The tensile and impact property of welded joints is affected
5.50-6.75350-450≤0.51≤0.1≤0.2「≤0.05
by different heat treatment parameter. The tensile strength
and yield strength of welded joints by heat treatment pa-1.2焊接及热处理
rameter 2 are higher than the ones by heat treatment pa
焊接在ZD150-15B高压型电子束焊机上进行,最
rameter1, but the percentage reduction of area, percentage大功率15kW,最大加速电压150kV,最大東流100mA
extension and impact work of the former are lower than
热处理试验按照HB7750-2004《钛合金真空热处
the ones of the later
理》标准执行。热处理工艺参见表2所示
Keywords: Titanium alloy Electron beam weld-
ing Distortion Mechanical property
表2热处理工艺
工艺
焊前热处理工艺
焊后热处理工艺
随着航空和子航的飞速发展和应用需求的増加,促
进了钛合金的应用。日前,钛合金在航空领域的应用正
910~-940℃.,2h
工艺
+520~550℃.4h
处于上升阶段。美国在20世纪80年代以后设计的各
+590~610℃:,4h
种先进军用战斗机和姦炸机中,钛合金用量已经稳定
工艺2
910-940℃.,2h
590~610℃,2h
+520)-550(,4h
在20%以上。例如,第三代战斗机F-15钛合金用量占
27%,而第四代战斗机F-22钛合金用量占41%,其中1.3力学性能试验
86%以上为TC4合金。而真空电子束焊接技术由于
试验样坯的截取按照GB2649-89《焊接接头机械
具有真空环境下焊接、焊缝纯浄、质量高、控制精度高、性能试验取样方法》进行,沿焊缝的横向截取拉伸样
13年第18期?航空制造技术93