Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr 合金電子束焊接性能的評價

賈蔚菊譯自《Journal of Materials Processing Technology》

Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr 合金(Ti-5553)是一種新型β鈦合金，具有良好的強韌性，已用來生產(chǎn)波音787的起落架及研制一些飛行器的襟冀導(dǎo)軌和掛架。J. C. Sabol 等通過研究Ti-5553 合金經(jīng)電子束焊接后的組織特征及機械性能，對采用電子束焊接該合金的可焊性進行了評定。采用自動對接平焊的方法進行焊接，焊接電壓為150 kV，橫向速度為8.5 mm/s，焊接電流為3.0 mA。焊后采用傳統(tǒng)方法對焊接區(qū)進行金相分析，測試合金的機械性能，并采用3D 攝影測量技術(shù)(ARAMIS)測量拉伸過程中焊縫附近的局部應(yīng)變。研究表明，試樣的熔合區(qū)組織為柱狀晶粒，而熔合區(qū)與熱影響區(qū)界面處是較大的等軸晶粒，越靠近母材晶粒尺寸越小。熔合區(qū)硬度相對母材和熱影響區(qū)較低，這是由于焊接過程中，熔合區(qū)的α 相發(fā)生溶解，使得熔合區(qū)均由相對較軟的殘余β 相組成和該區(qū)粗大的晶粒而導(dǎo)致的。另外，焊接過程中合金元素Al 的蒸發(fā)也是導(dǎo)致熔合區(qū)硬度低的一個原因。拉伸試驗表明，Ti-5553 合金經(jīng)電子束焊后的總延伸率與未經(jīng)焊接的母材的總延伸率相當(dāng)。ARAMIS結(jié)果分析表明，在拉伸過程中試樣上應(yīng)變分布是不均勻的。試樣焊接區(qū)，尤其是熔合區(qū)和熱影響區(qū)承受了較大的局部變形，從而導(dǎo)致試樣局部開裂，最終發(fā)生斷裂。熔合區(qū)平均局部應(yīng)變約為4.12%，而焊接區(qū)內(nèi)最大局部應(yīng)變約為6.31%，由此確定焊接區(qū)是試樣失效的根源。斷口分析表明，試樣斷裂模式為微孔聚集型延性斷裂。研究認為，Ti-5553 合金是一種容易焊接的鈦合金，且焊后具有較好的性能。