采用非熔化極惰性氣體鎢極保護（TIG）焊技術(shù)對非連續(xù)增強鈦基復合材料進行焊接,研究了焊接接頭的顯微組織與拉伸性能。結(jié)果表明:TIG焊接可較好地實現(xiàn)鈦基復合材料的連接,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體TiB具有較高的長徑比,細化程度較高,同時焊縫區(qū)和靠近焊縫的熱影響區(qū)中存在大量針狀馬氏體α′相;接頭的抗拉強度為1 137MPa,為母材的92%,斷后伸長率為2.20%;接頭拉伸時均在母材區(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。 

【文章來源】：機械工程材料. 2020,44(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

鈦基復合材料的顯微組織

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。這是因為在焊接熱源作用下，熱影響區(qū)1的溫度超過了β相轉(zhuǎn)變溫度，而且鈦合金的導熱系數(shù)小，焊接熱量不斷集中，使得該區(qū)域處于過熱狀態(tài)，同時焊接停留時間較長，所以該區(qū)域的晶粒急劇長大，形成粗大晶粒組織。熱影響區(qū)2離焊縫較遠，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相較細小。圖3 鈦基復合材料焊接接頭不同區(qū)域的顯微組織

圖2 鈦基復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，有一定的長徑比，可斷定該物相為增強體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細化得尤為顯著，其長徑比遠高于母材中的；熱影響區(qū)1雖然處于過熱狀態(tài)，但受焊接熱循環(huán)的作用較焊縫區(qū)的弱，TiB細化程度下降，長徑比低于焊縫區(qū)中的，但高于母材中的，可觀察到TiB晶須部分溶解而細化的現(xiàn)象。距離焊縫區(qū)較遠的熱影響區(qū)2僅部分增強體得到細化，這應(yīng)是由于在焊接熱循環(huán)的作用下，鈦和硼原子擴散加劇使TiB溶解導致的。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，這是由于焊接時這些區(qū)域的溫度超過了β相轉(zhuǎn)變溫度，在隨后熔池的快速冷卻過程中，溶質(zhì)原子來不及通過擴散形成穩(wěn)定的α相，而是通過無擴散共格切變機制轉(zhuǎn)變?yōu)檫^飽和固溶體α′馬氏體（β→α′）[12]。

【參考文獻】：
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