TC17-TC11异种钛合金线性摩擦焊接头弯曲性能分析与改善

作者：杜随更; 徐婉婷^*; 高漫

来源：机械工程学报, 2021, 57(24): 200-210.

• 钛合金
• 线性摩擦焊
• 弯曲性能
• 超声冲击
• 高温热处理

分析了TC11和TC17异种钛合金线性摩擦焊接接头的弯曲性能,探寻了焊缝区弯曲塑性的薄弱区。通过测试焊接接头的硬度、分析焊缝区组织、断口形貌,特别是弯曲试样表面滑移线形态,研究了弯曲断裂机制。通过焊后超声冲击以及高温固溶+时效热处理,探索了改善焊接接头弯曲塑性的工艺方法。研究结果表明,采用接头弯曲性能试验,可以更好地表征TC11和TC17异种钛合金线性摩擦焊接接头焊缝区的宏观性能;经焊后时效热处理的线性焊接头的弯曲角度只有TC17母材的38%,TC11母材的30%。弯曲塑性是其力学性能的薄弱环节;焊合区及TC17侧变形区是接头弯曲塑性的薄弱区,弯曲断口均呈脆性断裂特征。焊合区断口为细小等轴晶粒的晶间断裂,焊接界面对TC17侧的滑移有明显的阻碍作用,容易在焊合区TC17侧形成微观裂纹;TC17变形区的弯曲起裂断口是大面积滑移剪切所形成的剪切韧窝,而TC17侧变形区晶粒大而长,有利于形成更长的滑移线和更集中的位错聚集,所以弯曲试验时TC17侧变形区最容易开裂。焊后进行超声冲击处理,在试件表面形成了约20μm厚度的变形层,接头的弯曲角度相对提高34%;接头进行高温固溶+时效处理后,接头的弯曲塑性提高,最高平均弯曲角度达到31.2°,相对提高82%。为钛合金线性摩擦焊接接头的宏观塑性性能分析与改善提出了一个有意义的研究方向。

• 单位
  工业和信息化部; 西北工业大学