扫描振镜激光TC4钛合金焊接性能及熔池流动行为

作者：陈波^*; 孟正; 马程远; 席鑫; 王昕欣; 檀财旺; 宋晓国

来源：航空学报, 2022, 43(04): 438-450.

• 激光焊接
• 扫描激光
• 力学性能
• 晶粒细化
• 熔池流动
• 钛合金

钛合金广泛应用于飞行器及航空航天发动机，激光焊是连接钛合金的优异焊接方法，目前主要问题是气孔导致的接头性能降低。扫描激光能显著改善激光焊接过程中的匙孔行为及熔池流动状态，从而降低气孔率、细化晶粒，最终提高接头性能。采用光纤激光器对4 mm厚TC4钛合金进行扫描振镜激光焊接，对比分析了以0.4 mm为步长、0.4～1.6 mm扫描幅度扫描前后的焊缝成形、力学性能、晶粒细化程度、熔池流动与匙孔行为。结果表明圆形扫描路径下，激光功率为4 kW、焊接速度为1.2 m/min、离焦量为0、扫描频率为100 Hz、扫描幅度为0.8 mm时，匙孔型气孔受显著抑制，且对应的接头抗拉强度最高，为1 025.03 MPa,达到了母材的96%。与无扫描光束相比较，扫描幅度为0.8 mm的接头上部平均晶粒面积减小了65%;圆形扫描的加入使熔池流动具有方向性，同时扫描激光能扩大并稳定匙孔，减少飞溅与气孔。

• 单位
  哈尔滨工业大学; 先进焊接与连接国家重点实验室; 哈尔滨工业大学（威海）