201机械工程材料
MATERALS FOR MECHANICAL ENGINEERNG
2015年1月第39卷第1期Vol.39No.1Jan.2015
激光焊接对TC4钛合金静强度与疲劳性能的影响
崔常京'，杨璟，陈群志，姚伟”，马旭颐”
（1.北京航空工程技术研究中心，北京100076；2.中航工业北京航空制造工程研究所，北京100024）
摘要：采用静拉伸与等幅疲劳试验，对TC4钛合金母材试样和激光焊接（聚焦焊后进行散焦焊接)试样的静强度和疲劳寿命进行了对比研究，得到了两种试样的静强度、中值疫劳寿命SN曲线和95%可靠度下的安全寿命P-S-N曲线，并获得了两种试样在指定疲劳寿命10°次循环下所对应的中值疲劳强度和安全疲劳强度。结果表明：与母材试样相比，激光焊接试样的静强度虽然有所提高，但疲劳寿命或疫劳强度却大幅降低。
关键词：TC4钛合全；激光焊接；静强度；疲劳寿命
中图分类号：TG115.5
文献标志码：A
文章编号：1000-3738(2015)01-0090-04
Effectsof LaserWeldingonStaticTensileStrength
andFatiguePropertiesofTC4TitaniumAlloy
CUI Chang-jing',YANG Jing",CHEN Qun-zhi',YAOWei?,MAXun-yi?
(1. Beijing Aeronautical Technology Research Center, Beijing 100076,China;
2. Avic Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute, Beijing 100024,China)
Abstract: The contrast studies of static tensile strength and fatigue life of base metal and laser welded (first focusing welding and then defocusing welding) TC4 titanium alloy samples were carried out by quasi-static tension and fatigue tests, and then got the static tensile strength, the SN curve of median fatigue life, P-S-N curve of 95% safety fatigue life and the median and safety fatigue strengths at the 1o° cycles , The results show that, comparing e ne aasaaesaaeae reduced
Key words: TC4 titanium alloy; laser welding; static tensile strength; fatigue life
0引言
TC4(Ti-6AI-4V)钛合金具有比强度高、耐腐蚀
性能好以及良好的中高温和低温工作能力：是目前世界范围内应用最为广泛的钛合金之一[13。TC4 钛合金在航空航天、石油化工、造船、汽车、医药等行业的应用越来越广泛，焊接作为连接金属部件最为有效和经济的方式，在各种应用中必不可少。激光焊接具有热输入低、焊接变形小、焊缝质量优良、易实现自动化生产等优点，更加适合于钛合金薄板结构件的焊接。但是，由于钛合金在激光焊接过程中焊缝区存在较大的温度梯度，易产生咬边、焊塌等焊缝成形缺陷，之后再采用激光散焦焊接的方法可使
收稿日期：2013-11-12；修订日期：2014-09-30
作者简介：崔常京（1979一）.男，山东灌坊人，工程师，硕士。
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焊缝表面更加平滑，表面下塌量沿焊缝的横向和纵向变得更加均匀，一般情况下焊缝表面的下塌量可由未修饰前的0.35mm减小至0.1mm以内，此工艺目前在国内处于领先水平，且还未见相关报道。因此作者针对某型号飞机发动机舱蒙皮用TC4钛合金板材先进行聚焦焊接再进行散焦焊接，对其静强度和疲劳性能进行了研究，并与母材的进行对比。
试样制备与试验方法 1
1.1试样制备
试验材料为2mm厚的TC4(Ti-6AI-4V)钛合
金板，其化学成分如表1所示。采用HL3006D型 YAG激光焊接机进行激光焊接，首先进行聚焦焊接，功率为2800W，焊接速度为6m·min-1，聚焦 30mm：然后再进行散焦焊接，功率为2000W，焊接速度为1.2m·min1.散焦30mm。