第33卷第7期 2012年7月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.33 July
异质钛合金线性摩擦焊接头微观组织
郎波，张田仓，陶军，郭德伦（北京航空制造工程研究所，北京100024）
摘要：为了探明TC11与TCI7异质钛合金线性摩擦焊接头微观组织形成机制，采用光学显微镜和扫描电镜研究接头不同区域的微观组织结果表明，线性摩擦焊接头由 TC11一侧的热力影响区（TMAZ）、TC11一侧的焊缝区、TC17一侧的焊缝区和TC17 侧的TMAZ所组成.在TMAZ未发现有动态再结晶发生，而材料的相变与变形是同时进行的，在焊缝区内发生了动态再结晶过程，摩擦停止后在摩擦界面上形成初生β共生品粒，在振幅为3mm，频率为40Hz、摩擦压力为66.7MPa条件下，随着摩擦时间的
延长，初生β相动态再结晶晶粒尺寸和α相片层宽度增加. 关键词：钛合金；线性摩擦焊；微观组织
中图分类号：TC453 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2012)07010504
1试验方法
钛合金整体叶盘无需叶片样头和样槽，减轻了结构重量，减少了气流损失，提高了发动机效率，已成为高性能航空发动机风扇、压气机的关键结构。由于叶片与轮盘的工作环境不同，叶片需采用高温、高周疲劳性能好的钛合金材料，而轮盘需采用低周疲劳性能好的钛合金材料，因此制造异质钛合金整体叶盘只能采用焊接的方法，
电子束焊接技术可以用于钛合金的连接！，以至20世纪80年代国外将其应用于钛合金整体叶盘的制造，而线性摩擦焊技术以其固态连接形成的高质量焊缝、无烟尘和飞溅、无需填充材料和气体保护、材料损耗少、焊缝缺陷少等优点，自20世纪90 年代在一些先进航空发动机上已经取代电子束焊进行整体叶盘的制造，近几年，国内外已开展大量的同质钛合金线性摩擦焊工艺研究，揭示了同质钛合金线性摩擦焊接头微观组织特点、织构演变规律、残余应力分布规律以及微观组织与接头力学性能之间的关系(2-5)，但是关于异质钛合金线性摩擦焊的研究仍较少，这在很大程度上制约了国内高性能航空发动机整体叶盘研制的进程，文中针对TC11与 TC17钛合金线性摩擦焊接头微观组织的特点进行了研究，旨在揭示异质钛合金线性摩擦焊接头形成
机制，并探索提高接头焊接质量的有效途径收稿日期：2011-05-13
基金项目：式器装备预研基金资助项目（9140A18050110HK5502）方方数据
邱波
No.7 2012
试验材料为130mm（L）×20mm（W）×75mm（H）的TCI1和TC17钛合金.TCH1钛合金的化学成分为Ti-6.38Al-3.34Mo-1.56Zr-0.28Si-0.13Fe-0.10 0.0092C（质量分数，%），其相变温度约为1009 ℃，微观组织由等轴状的初生α相和晶间片层状α 与β相组成（图1a）.TC17钛合金的化学成分为Ti-5.2Al-2.1Sn-2.0Zr-3.81Mo-4.0Cr-0.05Fe-0.01C(质量分数，%），其相变温度约为890℃，微观组织由片层状α和B相组成（图1b），将待焊试样装配成如图2所示的对接接头，采用200kN的线性摩擦焊设备进行焊接试验在振幅为3mm、频率为40Hz、摩擦压力为66.7MPa条件下，通过摩擦时间（1~4s）的改变来研究TC11与TC17异质钛合金线性摩擦焊接头微观组织形成机制，焊接之后，垂直于往复运动平面，并沿着试样高度方向切割焊缝锋，然后将试样研磨、抛光，并用柯尔试剂（100mLH,0+2mL HF+5mLHNO,）腐蚀以进行金相观察
利用光学显微镜（OPM）和扫描电镜（SEM）进行接头微观组织观察，根据金相形貌结果，利用截距法
测量焊缝内初生β相晶粒尺寸与α相片层宽度试验结果与分析
接头微观组织特点
2.1
图3为TCI1与TC17钛合金线性摩擦焊接头