大厚度TC4-DT鈦合金電子束焊接接頭微觀組織和力學性能研究

關 峰，倪家強，劉廣鑫，侯 琦，劉艷梅，趙泓博

（1. 中航工業沈陽飛機工業(集團)有限公司，沈陽 110850;2. 中國人民解放軍駐中航工業沈陽飛機工業（集團）有限公司軍代表室， 沈陽110850）

鈦合金具有強度高、剛性好、抗蠕變性能好、耐高溫性能好以及良好的焊接性能等，在飛機、火箭、艦船、戰車、汽車等上得到了廣泛的應用[1-3]。在航空制造中，鈦合金材料使用的比例逐漸增加。同時，電子束焊接作為高能束焊接方法為航空工業提供了強有力的技術保障。隨著電子束焊接技術的發展和鈦合金用量的增加，鈦合金零部件的電子束焊接制造不斷增多[4]。

TC4鈦合金對應的國際牌號Ti-6Al-4V合金是一種用途廣泛的雙相鈦合金[5]，主要用于飛機發動機葉片、風扇及飛機中的梁、框等承力構件的制造。

Lee等[6-7]對比了TC4合金等軸組織和雙態組織的動態變形行為和彈道沖擊性能，試驗研究表明，雙態組織的最大剪應力和剪切破壞應變較等軸組織相比具有較好的性能。

TC4-DT鈦合金是一種通過成分設計優化、純凈化熔煉和β相熱加工等技術制得的高強度、高斷裂韌度的高損傷容限型雙相鈦合金，性能與國外Ti-6Al-4V ELI合金性能相近，ELI級別的TC4合金變形行為應避免在β轉變溫度區附近，研究結果表明，在β轉變溫度區附近，在低應變速率下，該型鈦合金易存在孔洞形核和邊緣裂紋萌生行為[8]。TC4-DT未來有望成為飛機用整體框、梁等關鍵承力構件的主要材料，滿足飛機大尺寸結構零件的需要[9-11]。

本文是對大厚度TC4-DT鈦合金采用高壓電子束進行焊接，通過拉伸、沖擊、斷裂韌性等性能檢測，對包括損傷容限等性能在內的力學性能進行研究。……