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TC4钛合金单丝MIG接头疲劳损伤行为研究

张龙 李清波 戴宇 陈东高 何逸凡

张龙, 李清波, 戴宇, 陈东高, 何逸凡. TC4钛合金单丝MIG接头疲劳损伤行为研究[J]. 钢铁钒钛, 2022, 43(2): 62-67. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.010
引用本文: 张龙, 李清波, 戴宇, 陈东高, 何逸凡. TC4钛合金单丝MIG接头疲劳损伤行为研究[J]. 钢铁钒钛, 2022, 43(2): 62-67. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.010
Zhang Long, Li Qingbo, Dai Yu, Chen Donggao, He Yifan. A study on fatigue damage behavior of single-wire MIG welding joint for TC4 titanium alloy[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2022, 43(2): 62-67. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.010
Citation: Zhang Long, Li Qingbo, Dai Yu, Chen Donggao, He Yifan. A study on fatigue damage behavior of single-wire MIG welding joint for TC4 titanium alloy[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2022, 43(2): 62-67. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.010

TC4钛合金单丝MIG接头疲劳损伤行为研究

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.02.010
基金项目: 宁波市自然科学基金资助项目(2018A610169)
详细信息
    作者简介:

    张龙(1991—),男,河南永城人,硕士研究生,工程师,主要工作方向为钛合金先进制造技术,E-mail: 1027578531@qq.com

    通讯作者:

    陈东高,男,研究员,研究方向为轻质材料焊接制造技术,E-mail: chendg2580@sina.com

  • 中图分类号: TF823

A study on fatigue damage behavior of single-wire MIG welding joint for TC4 titanium alloy

  • 摘要: 采用单丝MIG焊工艺焊接15 mm厚TC4钛合金,对母材和焊接接头的组织、拉伸性能、疲劳性能进行分析测试。结果表明:焊接接头分为母材、热影响区和焊缝区3个部分,其中母材为α+β等轴组织,热影响区为α+β和α′马氏体组成的混合组织,焊缝区在强烈热冲击作用下,晶粒粗化,晶粒内为α′马氏体组织。接头拉伸试样断裂在母材处,断后延伸率为10.5%。母材和焊接接头疲劳寿命随着应力水平的增加而减小,在高应力水平下,母材疲劳寿命高于母材,低应力水平下则相反;母材疲劳源位于试样表面的划痕处,接头疲劳起源于内部气孔处,接头疲劳扩展区有许多二次裂纹,接头扩展区疲劳条带间距小于母材,接头和母材瞬断区都有大量韧窝。
  • 图  1  焊接坡口示意(单位:mm)

    Figure  1.  Schematic Diagram of welding groove

    图  2  疲劳试样尺寸(单位:mm)

    Figure  2.  Fatigue sample size

    图  3  焊接接头微观组织

    (a)焊接接头;(b)母材;(c)焊缝区;(d)热影响区

    Figure  3.  Microstructure of welded joint

    图  4  拉伸试样尺寸(单位:mm)

    Figure  4.  Tensile specimen size

    图  5  接头拉伸试样断口形貌

    Figure  5.  Fracture morphology of joint tensile specimen

    图  6  母材和焊接接头的S-N曲线

    Figure  6.  S-N curve of base metal and welded joint

    图  7  母材和焊接接头疲劳源形貌

    Figure  7.  Fatigue source morphology of base metal and welded joint

    图  8  母材和焊接接头疲劳裂纹扩展区形貌

    (a)、(b)母材;(c)(d)接头区

    Figure  8.  Morphology of fatigue crack propagation zone of base metal and welded joint

    图  9  母材和焊接接头瞬断区形貌

    (a)母材;(b)焊接接头

    Figure  9.  Morphologies of base metal and transient fracture zone of welded joint

    表  1  母材和焊丝化学成分

    Table  1.   Chemical composition of base metal and welding wire %

    TiAlVFeCNHO
    母材余量6.284.040.1360.0170.010.0010.13
    焊丝余量5.584.130.220.050.030.0150.4
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    表  2  焊接工艺参数

    Table  2.   Welding process parameters

    焊接电流/A焊接速度/(m·min−1)干伸长/mm保护气流量/(L·min−1弧长修正/%
    140~1800.3~0.612~1520~25+30
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    表  3  拉伸试验结果

    Table  3.   Tensile test results

    样品名称样品编号抗拉强度/MPa延伸率/%
    母材1-184612.5
    母材1-284014.0
    母材1-384311.0
    焊缝1-184811.5
    焊缝1-285011.0
    焊缝1-385212.0
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    表  4  疲劳试验测试结果

    Table  4.   Fatigue test results

    样品应力水平/MPa疲劳寿命N/次
    母材42234354900
    5061435500
    548317700
    590118300
    焊缝425100000000
    5104351100
    5521114700
    595320400
    下载: 导出CSV
  • [1] Han Xu, Li Qiang, Jiang Xunyong, et al. Research on corrosion of TC4 titanium alloy in concentrated high-salt wastewater environment[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2021,42(6):133−137. (韩旭, 李强, 姜训勇, 等. 高盐废水浓缩环境中的TC4钛合金腐蚀研究[J]. 钢铁钒钛, 2021,42(6):133−137. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.018
    [2] Zhao Qinyang, Chen Yongnan, Xu Yiku, et al. Progress and prospects of cost-effective manufacturing technologies for titanium alloys[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2021,31(11):3127−3140. (赵秦阳, 陈永楠, 徐义库, 等. 钛合金材料低成本化制备技术进展与展望[J]. 中国有色金属学报, 2021,31(11):3127−3140.
    [3] Zhao Yongqing, Ge Peng, Xin Shewei. Progresses of R&D on Ti-alloy materials in recent 5 years[J]. Materials China, 2020,39(7):527−534. (赵永庆, 葛鹏, 辛社伟. 近五年钛合金材料研发进展[J]. 中国材料进展, 2020,39(7):527−534.
    [4] Feng Jing, Fan Limin, Geng Naitao, et al. Research on TIG welding process of high strength titanium alloy[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2021,42(6):158−163. (冯靖, 樊立民, 耿乃涛, 等. 高强钛合金TIG焊接工艺研究[J]. 钢铁钒钛, 2021,42(6):158−163. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.023
    [5] Liu Jia, Xu Jialei, Ma Zhaowei, et al. Research on hybrid welding technique based on plasma and MIG of titanium alloy[J]. Materials Reports, 2021,35(S02):358−360. (刘甲, 徐家磊, 马照伟, 等. 钛合金等离子和MIG复合焊接技术研究[J]. 材料导报, 2021,35(S02):358−360.
    [6] Liu Shouyi, Wang Youjun, Geng Tao. Study on microstructure and mechanical properties of MIG welded joint of TA5 titanium alloy[J]. Journal of Dalian Jiaotong University, 2018,39(3):86−88. (刘守义, 王有君, 耿涛. 钛合金MIG焊接头组织性能[J]. 大连交通大学学报, 2018,39(3):86−88.
    [7] Mou Gang, Hua Xueming, Xu Xiaobo, et al. Comparative study on welding procedure and performance of 8 mm thick TC4 titanium alloy with TIG and MIG[J]. Electric Welding Machine, 2020,50(4):70−74. (牟刚, 华学明, 徐小波, 等. 8 mm厚TC4钛合金TIG、MIG焊接工艺及性能对比研究[J]. 电焊机, 2020,50(4):70−74.
    [8] Li Ruiwu, Qiu Shengwen, Xu Jialei, et al. Double-sided double-arc MIG welding process of titanium alloy T-joint[J]. Welding & Joining, 2020,(8):39−44,63. (李瑞武, 邱胜闻, 徐家磊, 等. 钛合金T形接头双面双弧MIG焊工艺[J]. 焊接, 2020,(8):39−44,63.
    [9] He Yifan, Chen Donggao, Zhang Long, et al. Research on microstructure and properties of TC4 titanium alloy MIG welded joints after heat treatment[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2021,42(6):164−170. (何逸凡, 陈东高, 张龙, 等. TC4钛合金MIG焊接头热处理后组织性能研究[J]. 钢铁钒钛, 2021,42(6):164−170. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.06.024
    [10] Xu Liang, Su Juji, Zhou Song, et al. Fatigue performance and fracture mechanism of dual-beam laser welded T-joints of TC4 titanium alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2019,29(7):1408−1416. (许良, 苏居季, 周松, 等. TC4钛合金激光双光束焊T形接头疲劳性能及断裂机理[J]. 中国有色金属学报, 2019,29(7):1408−1416.
    [11] Yang Wulin, Yang Xiaohua, Li Xiaoyan, et al. Analysis on fatigue property and fracture mechanism of TC4 titanium alloy joint during laser welding[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2012,33(3):105−108,118. (杨武林, 杨晓华, 李晓延, 等. TC4钛合金薄板激光焊接接头的疲劳寿命及断口分析[J]. 焊接学报, 2012,33(3):105−108,118.
    [12] Xiao Lei, Feng Ganjiang. Low-cycle fatigue behavior of new single crystal superalloy WZ4 at high temperature[J]. Hot Working Technology, 2019,(2):50−54. (肖磊, 冯赣江. 新型单晶高温合金WZ4的高温低周疲劳行为[J]. 热加工工艺, 2019,(2):50−54.
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-28
  • 网络出版日期:  2022-05-11
  • 刊出日期:  2022-04-28

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