TC4鈦合金的激光熔凝處理及其在擴散焊接中的應(yīng)用研究.pdf

1、提高飛行器、航天器關(guān)鍵部件的使用溫度對航空航天工業(yè)意義重大，采用層板冷卻結(jié)構(gòu)是熱防護的有效手段。擴散焊接是層板冷卻結(jié)構(gòu)制造的重要工藝，但高溫裝置要求的高溫抗蠕變性與超塑性擴散焊接要求的組織超塑性之間存在不可調(diào)和的矛盾。采用激光熔凝工藝對待擴散焊接表面進行預(yù)處理，可以在不影響材料整體性能的條件下，在材料擬連接表面獲得可促進擴散焊接的細化組織。
　　本文通過數(shù)值模擬和試驗相結(jié)合的手段，研究了TC4鈦合金激光熔凝組織的特征和性質(zhì)，以及熔

2、凝組織的加熱轉(zhuǎn)變規(guī)律和擴散焊接特性。利用SYSWELD有限元軟件建立了溫度-相變-應(yīng)力三場耦合計算的有限元模型，對溫度場、相變場、應(yīng)力場進行了分析；進行了激光熔凝試驗，通過金相觀察發(fā)現(xiàn)形成了熔凝區(qū)、熱影響區(qū)和基體區(qū)三個區(qū)域，熔凝區(qū)組織得到了細化，形成了由針狀馬氏體交織而成的網(wǎng)籃組織。通過實驗研究了不同工藝參數(shù)對組織特征、熔池深度、顯微硬度分布的影響規(guī)律，確定了TC4激光熔凝的工藝參數(shù)；探討了熔凝組織的加熱轉(zhuǎn)變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)熔凝組織在加熱過程

3、中進行了再結(jié)晶過程，轉(zhuǎn)變成了細小的等軸組織；在溫度850℃、時間20min、壓力8MPa、真空度1×10-3Pa的條件下進行了TC4激光熔凝組織的擴散焊接試驗，并與原始組織的擴散焊接進行了對比，通過組織觀察發(fā)現(xiàn)激光熔凝組織的擴散焊接接頭為由片狀α、β相交織而成的網(wǎng)籃組織，形成大量跨越原始界面的晶粒。通過焊合率檢測、剪切強度測量發(fā)現(xiàn)激光熔凝組織的擴散焊接接頭的焊合率和剪切強度比原始組織的擴散焊接接頭明顯提高。通過斷口形貌分析發(fā)現(xiàn)激光熔凝組