采用非熔化極惰性氣體鎢極保護(hù)（TIG）焊技術(shù)對(duì)非連續(xù)增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料進(jìn)行焊接,研究了焊接接頭的顯微組織與拉伸性能。結(jié)果表明:TIG焊接可較好地實(shí)現(xiàn)鈦基復(fù)合材料的連接,焊縫成形良好,表面均勻潔凈,未見微裂紋、氣孔等焊接缺陷;接頭由焊縫區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū)組成;接頭中焊縫區(qū)和靠近焊縫的熱影響區(qū)中β相晶界上分布的增強(qiáng)體TiB具有較高的長(zhǎng)徑比,細(xì)化程度較高,同時(shí)焊縫區(qū)和靠近焊縫的熱影響區(qū)中存在大量針狀馬氏體α′相;接頭的抗拉強(qiáng)度為1 137MPa,為母材的92%,斷后伸長(zhǎng)率為2.20%;接頭拉伸時(shí)均在母材區(qū)斷裂,拉伸斷口主要呈韌性斷裂特征,部分區(qū)域呈沿晶斷裂特征。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械工程材料. 2020,44(05)北大核心CSCD

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鈦基復(fù)合材料的顯微組織

由圖3可以看出：與典型的鈦合金TIG焊接接頭類似，鈦基復(fù)合材料TIG焊接接頭的焊縫區(qū)為典型的柱狀晶組織，而且柱狀晶粒較細(xì)小，分布較均勻，該區(qū)域未發(fā)現(xiàn)夾雜物、氣孔或者未焊透等焊接缺陷。熱影響區(qū)按照晶粒形態(tài)劃分為熱影響區(qū)1和熱影響區(qū)2。熱影響區(qū)1靠近焊縫，寬度約為220μm，晶粒粗大，尺寸約為50μm。這是因?yàn)樵诤附訜嵩醋饔孟拢瑹嵊绊憛^(qū)1的溫度超過(guò)了β相轉(zhuǎn)變溫度，而且鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)小，焊接熱量不斷集中，使得該區(qū)域處于過(guò)熱狀態(tài)，同時(shí)焊接停留時(shí)間較長(zhǎng)，所以該區(qū)域的晶粒急劇長(zhǎng)大，形成粗大晶粒組織。熱影響區(qū)2離焊縫較遠(yuǎn)，受焊接熱循環(huán)的影響減弱，該區(qū)域的溫度低于β相轉(zhuǎn)變溫度，因此該區(qū)域的組織保留了部分基體組織形態(tài)，由少量的α相和β相組成。母材區(qū)受到微弱的焊接熱循環(huán)作用，該區(qū)域組織由α相和β相組成，與初始母材組織相比，α相較細(xì)小。圖3 鈦基復(fù)合材料焊接接頭不同區(qū)域的顯微組織

圖2 鈦基復(fù)合材料焊接接頭的形貌由圖4可以看出，在焊接接頭焊縫區(qū)的柱狀晶晶界和熱影響區(qū)1的粗晶晶界上分布著白色物相，放大后發(fā)現(xiàn)該白色物相呈晶須狀，有一定的長(zhǎng)徑比，可斷定該物相為增強(qiáng)體TiB晶須，而且尺寸明顯小于母材中的，這是由焊接熱循環(huán)作用導(dǎo)致的。焊縫區(qū)受焊接熱循環(huán)的作用最大，該區(qū)域中TiB細(xì)化得尤為顯著，其長(zhǎng)徑比遠(yuǎn)高于母材中的；熱影響區(qū)1雖然處于過(guò)熱狀態(tài)，但受焊接熱循環(huán)的作用較焊縫區(qū)的弱，TiB細(xì)化程度下降，長(zhǎng)徑比低于焊縫區(qū)中的，但高于母材中的，可觀察到TiB晶須部分溶解而細(xì)化的現(xiàn)象。距離焊縫區(qū)較遠(yuǎn)的熱影響區(qū)2僅部分增強(qiáng)體得到細(xì)化，這應(yīng)是由于在焊接熱循環(huán)的作用下，鈦和硼原子擴(kuò)散加劇使TiB溶解導(dǎo)致的。母材區(qū)中的TiB尺寸幾乎未發(fā)生變化。在焊縫區(qū)和熱影響區(qū)1中還存在大量針狀α′相，這是由于焊接時(shí)這些區(qū)域的溫度超過(guò)了β相轉(zhuǎn)變溫度，在隨后熔池的快速冷卻過(guò)程中，溶質(zhì)原子來(lái)不及通過(guò)擴(kuò)散形成穩(wěn)定的α相，而是通過(guò)無(wú)擴(kuò)散共格切變機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)飽和固溶體α′馬氏體（β→α′）[12]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鈦合金蒙皮骨架結(jié)構(gòu)激光焊接工藝與組織研究[J]. 趙穎,龍丹,趙勇,黃堅(jiān).  熱加工工藝. 2012(07)
[2]原位合成鈦基復(fù)合材料的最新進(jìn)展[J]. 肖代紅,黃伯云.  粉末冶金技術(shù). 2008(03)
[3]金屬基復(fù)合材料連接方法研究綜述[J]. 于治水,李瑞峰,祁凱.  熱加工工藝. 2006(02)
[4]TP-650顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的性能與組織特征[J]. 毛小南,周廉,周義剛,Alain Vassel,張鵬省,于蘭蘭.  稀有金屬材料與工程. 2004(06)
[5]鈦基復(fù)合材料的焊接[J]. 張勝玉.  焊接技術(shù). 2000(05)
[6]鈦基復(fù)合材料的研究與發(fā)展[J]. 羅國(guó)珍.  稀有金屬材料與工程. 1997(02)
[7]我國(guó)鈦科學(xué)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和新進(jìn)展——第9屆全國(guó)鈦及鈦合金學(xué)術(shù)交流會(huì)述評(píng)[J]. 鄧炬.  稀有金屬材料與工程. 1997(01)



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