ＴＣ４钛合金厚板窄间隙ＴＩＧ焊接接头的高周疲劳性能

陈立佳 宁浩楠 张志鹏 张宇鹏 周舸

摘 要：为了确定厚板ＴＣ４钛合金窄间隙ＴＩＧ焊接接头的疲劳性能，对焊接接头三层位置的样品分别进行了室温高周疲劳（ＨＣＦ）试验，利用扫描电镜与透射电镜对疲劳断口形貌及断口附近的微观组织进行观察与分析．结果表明：三层焊接接头的疲劳极限依次为４２０、３９０和４００ＭＰａ；第一层焊接接头的疲劳裂纹萌生于样品表面，位错组态以位错网络和位错阵列为主；第二层焊接接头的疲劳裂纹萌生于样品表面与焊接缺陷处，位错组态主要为位错缠结；第三层焊接接头的疲劳裂纹萌生于样品表面与近表面焊接气孔位置，位错组态主要为位错阵列及位错缠结．

关 键 词：ＴＣ４钛合金；高周疲劳；ＳＮ曲线；疲劳极限；窄间隙ＴＩＧ焊；断口形貌；疲劳裂纹；位错组态

中图分类号：ＴＧ１４６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－１６４６（２０２３）０４－０３９７－０６

ＴＣ４钛合金属于（α＋β）型双相钛合金，具有比强度高、密度低、韧性好、超塑性好、耐蚀性强以及疲劳强度高和可焊性好等特点，ＴＣ４鈦合金综合性能优良，可满足大多数行业对零件性能的需求，现已广泛应用于航空、船舶、汽车、医疗、军事等领域［１－５］．当前现代工业设备趋于高性能化、大型化，钛合金厚板焊接需求量日益增大［６］．窄间隙ＴＩＧ焊作为钛合金厚板的首选焊接工艺，具有焊接过程稳定、填充材料少、焊接质量优异以及可全位置焊接等优势［７］．国内外学者已对钛合金窄间隙ＴＩＧ焊接展开了研究，乌克兰巴顿焊接技术研究所研制出了磁控窄间隙ＴＩＧ焊接设备，可将焊接过程中的热损失降到最低并解决了侧壁熔融不良的问题，进而获得高质量焊接接头［８］．李双等［９］研究了焊接电流对ＴＣ４钛合金窄间隙ＴＩＧ焊接接头成形的影响，结果表明，随着焊接电流的增大，焊缝熔深及熔宽增加，焊缝表面凹陷程度加大．