研发与应用
VoL.27,No.12,2008
TC4钛合金与Nb-W-Mo-Zr锯合金的
真空电子束焊接工艺研究
夏明星，郑欣，李中奎，王东辉，白润，蔡小梅
(西北有色金属研究院，陕西西安710016)
摘要：采用真空电子束焊对TC4钛合金和Nb-W-Mo-Zr锯合金进行了成功焊接，焊接的基本工艺参数为：炉室真空度≤3.0x10-Pa，枪室真空度≤1.5×10-Pa，焊接电压56~60kV，束流20~25mA，工件的移动速度为550~ 600mm/min。用扫描电镜对焊接组织进行了观测，并作了X射线无损探伤。结果表明，热影响区和熔合区组织致密，焊缝熔透性好，无气孔。熔合区主要为胞状束凝固结构，基本无枝晶出现。X射线探伤结果得出，焊缝质量满
足国家一级标准。焊接组件在室温下的力学性能为：R=595MPa，Rm=482MPa，A=20%，Z=63%。关键调：钛合金：锯合金：电子束焊接
中图法分类号：TG457.1；TG456 1引言
文献标识码：A
随着航空航天技术的发展，先进飞行器发动机喷嘴人口温度不断提高，同时也需要重量不断减小。锯合金的使用温度高，但密度大，价格高；钛合金密度小，价格低，但使用温度低。单纯采用锯合金或钛合金都无法满足对飞行器的要求，所以迫切需要有一种既能在高温区耐高温又能减轻质量的方案。最便捷有效的方式就是把这两种合金焊接成一种组合材料，可达到把钜合金和钛合金的优点结合起来的使用效果。目前，对于钛合金与钜合金的焊接的报道主要是C-103锯合金与钛合金的焊接11.2)。西北有色金属研究院自主研发的-一种新型锯合金Nb-W-Mo-Zr，其高温强度优于美国的C-103锯合金，性能比较见表1。钛合金密度小，具有高的比强度，较好的热强性(1)。TC4钛合金可用做450C以下便用的喷气发动机压气机叶片和涡轮盘[3-5)。目前对于TC4钛合金与Nb-W-Mo-Zr锯合
收稿日期：2008-09-03
文章编号：1008-5939(2008)12-022-04
金焊接的研究还未见报道，因此研究它们的焊接对航空航天领域有重要意义。
表1C-103和Nb-W-Mo-Zr合金的高温力学性能
Table1Mechanical properties of C-103 and NbWMoZr
alloys at high temperature
合金 C103 NbWMoZr
温度/℃ 1600 1600
R_/MPa 48 94.6
Rpaa/MPa 43 80.9
焊接方法选择及焊接性分析
锯合金的熔点高，属于难熔金属，焊接性能比纯锯差，在高温下易氧化和氮化，出现焊接裂纹以及焊缝金属和热影响区脆化。锯合金大多数焊接接头有效率可保持在75%左右，而对TC4钛合金，其可焊性好，但化学活性高，在400C就吸收有害气体氮，氢，氧，生成脆性相，使机械性能下降(2.6)，即使采用氮弧焊接也不能保证焊接质量。
作者简介：夏明星，女，1980年生，助理工程师，西北有色金属研究院新材料研究所，陕西西安710016，
电话：02986231082