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增材制造和锻造TC11 钛合金激光焊接头组织与力学性能

2023-11-13王猛张立平赵琳瑜吴军熊然蒙永胜李军红

焊接学报 2023年10期
关键词:力学性能焊缝

王猛,张立平,赵琳瑜,吴军,熊然,蒙永胜,李军红

(西安航天动力机械有限公司,西安,710038)

0 序言

TC11 是一种α+β 型热强钛合金,由于其良好的耐腐蚀性、热稳定性、抗蠕变性和高强度而被应用于航空发动机的压气机盘、叶片、环形件和紧固件中[1-4],而钛合金高昂的原材料成本限制了其应用范围.选区激光熔化(selective laser melting,SLM)技术利用激光逐层熔化金属粉末,能够实现复杂几何外形金属零件的近净尺寸成形[5-7],具有成形精度高、试样表面质量好、适应性强、材料利用率和制造效率高等一系列优点[8-9].另外,SLM 一般在惰性气氛舱或真空环境条件下进行,能够避免金属零件受到空气的污染,十分适合于钛合金零件的建造[10].

SLM 技术可建造的零件尺寸受限于气氛舱和真空舱室的体积,无法实现超大几何尺寸零部件一体成形,可能需要通过焊接技术实现SLM 零件间的连接.另外,SLM 零件在实际应用过程中可能需要与锻造基体进行连接.然而,钛合金SLM 试样的组织特征是粗大的原始β 柱状晶粒,内部由细小的马氏体α 相组成[11-13],与锻造钛合金的组织存在明显差异,影响其焊接性能.

有关学者已经开展了增材制造钛合金的焊接性能研究.Chen 等人[14]研究了40 mm 厚激光沉积TC11 合金电子束焊接接头的组织和力学性能,结果表明,焊缝组织为细小的针状马氏体α′,增材制造基体组织为片层状α 相,因此,焊缝的显微硬度高于基体,且拉伸试验的断裂位置均出现在基体处.另外,原始β 晶粒存在明显的建造织构,建……

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