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TC4B钛合金摆动激光-MIG复合焊接头组织与性能研究

姜彤 王大锋 邹升光 张文治 张龙 何逸凡

姜彤, 王大锋, 邹升光, 张文治, 张龙, 何逸凡. TC4B钛合金摆动激光-MIG复合焊接头组织与性能研究[J]. 钢铁钒钛, 2025, 46(4): 74-79. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.010
引用本文: 姜彤, 王大锋, 邹升光, 张文治, 张龙, 何逸凡. TC4B钛合金摆动激光-MIG复合焊接头组织与性能研究[J]. 钢铁钒钛, 2025, 46(4): 74-79. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.010
JIANG Tong, WANG Dafeng, ZOU Shengguang, ZHANG Wenzhi, ZHANG Long, HE Yifan. Study on the microstructure and properties of the swing laser-MIG composite welding joint of TC4B titanium alloy[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2025, 46(4): 74-79. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.010
Citation: JIANG Tong, WANG Dafeng, ZOU Shengguang, ZHANG Wenzhi, ZHANG Long, HE Yifan. Study on the microstructure and properties of the swing laser-MIG composite welding joint of TC4B titanium alloy[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2025, 46(4): 74-79. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.010

TC4B钛合金摆动激光-MIG复合焊接头组织与性能研究

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.04.010
基金项目: 宁波市重点研发计划项目(2023Z098);中国兵器工业集团第五二研究所所列基金(NBFJ2022-07);中国兵器工业集团第五二研究所优秀青年科技人才培养基金项目(YQJJ2023-04)。
详细信息
    作者简介:

    姜彤,1996年出生,男,山东烟台人,硕士,长期从事激光-电弧复合焊接技术研究工作,E-mail:15098631631@163.com

  • 中图分类号: TF823

Study on the microstructure and properties of the swing laser-MIG composite welding joint of TC4B titanium alloy

  • 摘要: 采用摆动激光-MIG复合焊焊接20 mm厚TC4B钛合金板,研究焊接接头的显微组织,对比有无摆动对焊接接头抗拉强度以及冲击性能的影响,分析焊接接头的疲劳性能。结果表明:焊接热影响区分为粗晶区和细晶区,粗晶区高温区域停留时间较长,α相可以完全转变为高温β相,冷却开始β相向α′相转变,形成马氏体组织;细晶区加热温度不足以使α相完全转变为高温β相,冷却开始β相向α′相的转变不彻底,最终形成α相和α′相。摆动焊接接头抗拉强度为985 MPa,冲击功为42.6 J。摆动焊接接头的极限疲劳强度为464 MPa,疲劳裂纹起源于内部气孔,疲劳裂纹扩展区主要为韧性疲劳裂纹,瞬断区有大量的韧窝出现。
  • 图  1  焊接坡口示意(单位:mm)

    Figure  1.  Schematic diagram of welding groove

    图  2  焊接设备

    Figure  2.  Welding equipment

    图  3  拉伸与疲劳试样尺寸(单位:mm)

    (a)拉伸试样;(b)疲劳试样

    Figure  3.  Tensile and fatigue specimen sizes

    图  4  焊缝内部气孔

    (a)无摆动;(b)加摆动

    Figure  4.  Porosity inside the weld line

    图  5  焊接接头微观组织

    (a)焊接接头;(b)焊缝区;(c)热影响区;(d)母材

    Figure  5.  Microstructure of welded joint

    图  6  焊接接头拉伸试样

    Figure  6.  Weld joint tensile specimens

    图  7  接头拉伸试样断口形貌

    (a)无摆动;(b)加摆动

    Figure  7.  Fracture morphology of joint tensile specimen

    图  8  焊接接头冲击试样

    Figure  8.  Welded joints impact specimens

    图  9  接头冲击试样断口形貌

    (a)无摆动;(b)加摆动

    Figure  9.  Fracture morphology of the joint impact specimen

    图  10  焊接接头的S-N曲线

    Figure  10.  S-N curve of welded joint

    图  11  疲劳断口形貌

    (a)疲劳源;(b)疲劳裂纹扩展区;(c)瞬断区

    Figure  11.  Fatigue fracture morphology

    表  1  母材化学成分

    Table  1.   Chemical composition of base metal %

    材料TiAlVOFeCNH
    TC4B余量6.23.60.200.300.080.050.015
    下载: 导出CSV

    表  2  焊丝化学成分

    Table  2.   Chemical composition of welding wire %

    材料TiAlVOFeCNSi
    TC4余量6.644.330.060.0660.0830.0150.02
    下载: 导出CSV

    表  3  焊接工艺参数

    Table  3.   Welding process parameters

    道序 激光功率/kW 激光摆动幅度/mm 激光摆动频率/Hz 焊接电流/A 焊接速度/(m·min−1) 干伸长/mm
    打底(正) 5 0.5 300 140 1 20
    填充(背) 2 200 0.6 20
    填充(正) 2 200 0.6 20
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    表  4  拉伸试验结果

    Table  4.   Tensile test results

    焊接方式编号抗拉强度/MPa延伸率/%
    无摆动1-197611
    无摆动1-297810.5
    无摆动1-39789
    加摆动2-198910.5
    加摆动2-298712.0
    加摆动2-398011.5
    下载: 导出CSV

    表  5  冲击试验结果

    Table  5.   Impact test results

    名称编号冲击功/J
    实测值平均值
    无摆动1-13738
    无摆动1-239
    无摆动1-338
    加摆动2-14142.6
    加摆动2-242
    加摆动2-345
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    表  6  疲劳试验测试结果

    Table  6.   Fatigue test results

    编号应力水平/MPa寿命次数N/次失效位置
    170053900焊缝
    2600648100焊缝
    35005787700焊缝
    44809472000焊缝
    546010000000完好
    644010000000完好
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-01-02
  • 网络出版日期:  2025-08-31
  • 刊出日期:  2025-08-31

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