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Ti2AlNb基合金是在研究Ti3Al合金的增强增韧过程中新发展起来的金属间化合物材料,具有高的比强度、断裂韧性、高温强度和蠕变抗力等优点,该合金制造的试验部件已经应用在航空航天领域。但是,Ti2AlNb基合金在激光焊接时由于冷却速度很快,焊缝容易生成B2单相,造成焊缝抗拉强度较低。为此,本文拟采用双光束激光焊接方法,改善焊缝的相组成,提高接头抗拉强度,该研究对异种钛合金双光束激光焊接机理研究有一定的理论意义和实际应用价值。本文针对2mm厚度Ti-22Al-25Nb钛合金和TA15钛合金焊接接头进行了研究,采用连续激光焊接工艺,对比了单、双光束激光焊接模式下焊接接头的成形、组织及性能,探索了双光束激光焊接模式下,焊接工艺参数对接头成形、组织及性能的影响规律。研究结果表明:在本课题所选取的焊接参数下,单、双光束激光焊接模式下焊缝横截面形貌均为“杯锥”状,双光束激光焊接模式下正面焊缝宽度大于单光束模式下的正面焊缝宽度,背面焊缝宽度小于单光束模式下的背面焊缝宽度,正背焊缝宽度比明显大于单光束模式下的正背焊缝宽度比。单、双光束激光焊接模式下焊缝区组织形态均为平面晶和胞状亚晶,双光束模式下胞状亚晶的尺寸要大于单光束模式下的尺寸。单光束激光焊接模式下,焊缝始终为单一的B2相,室温拉伸断裂位置为焊缝,断裂形式均为准解理断裂。双光束激光焊接模式下,焊缝的相组成为B2相和O相,焊缝区显微硬度值高于单光束模式下的显微硬度值,室温拉伸断裂位置同样为焊缝,但抗拉强度和伸长率比单光束焊接模式均有提高,断口形貌为韧窝状。双光束激光焊接模式下,功率较低或焊速较高时,焊缝相组成为B2单相。随着激光功率的增加,或焊接速度的减少,焊缝区O相的含量增加。双光束激光焊接时,光斑间距与功率配比之间的相互影响很大,光斑间距与功率配比对背面焊缝宽度的影响很大。在选取的焊接参数下,光斑间距或功率配比改变时,焊缝相组成均为O相和B2相。随着光斑间距的增加,或功率配比的接近,焊缝区O相的含量增加。焊缝区显微硬度值及接头室温抗拉强度随着O相含量的增加而增大。只有功率配比为50:50,光斑间距为0.54mm时,焊缝局部出现未熔透,室温抗拉强度明显下降。