Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr 合金电子束焊接性能的评价

贾蔚菊译自《Journal of Materials Processing Technology》

Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr 合金(Ti-5553)是一种新型β钛合金，具有良好的强韧性，已用来生产波音787的起落架及研制一些飞行器的襟冀导轨和挂架。J. C. Sabol 等通过研究Ti-5553 合金经电子束焊接后的组织特征及机械性能，对采用电子束焊接该合金的可焊性进行了评定。采用自动对接平焊的方法进行焊接，焊接电压为150 kV，横向速度为8.5 mm/s，焊接电流为3.0 mA。焊后采用传统方法对焊接区进行金相分析，测试合金的机械性能，并采用3D 摄影测量技术(ARAMIS)测量拉伸过程中焊缝附近的局部应变。研究表明，试样的熔合区组织为柱状晶粒，而熔合区与热影响区界面处是较大的等轴晶粒，越靠近母材晶粒尺寸越小。熔合区硬度相对母材和热影响区较低，这是由于焊接过程中，熔合区的α 相发生溶解，使得熔合区均由相对较软的残余β 相组成和该区粗大的晶粒而导致的。另外，焊接过程中合金元素Al 的蒸发也是导致熔合区硬度低的一个原因。拉伸试验表明，Ti-5553 合金经电子束焊后的总延伸率与未经焊接的母材的总延伸率相当。ARAMIS结果分析表明，在拉伸过程中试样上应变分布是不均匀的。试样焊接区，尤其是熔合区和热影响区承受了较大的局部变形，从而导致试样局部开裂，最终发生断裂。熔合区平均局部应变约为4.12%，而焊接区内最大局部应变约为6.31%，由此确定焊接区是试样失效的根源。断口分析表明，试样断裂模式为微孔聚集型延性断裂。研究认为，Ti-5553 合金是一种容易焊接的钛合金，且焊后具有较好的性能。