气孔缺陷对TA15钛合金氩弧焊接头疲劳性能的影响
郑志腾董澍徐丹君（中国航天标准化与产品保证研究院，北京100071）
文摘对TA15钛合全氢弧焊接接头的组织和疲劳断裂特征进行了分析，对气孔缺陷和疫劳寿命的关系进行了定量表征。结果表明：疲劳裂纹起源于焊缝的亚表面或者内部气孔缺陷，当气孔尺寸较小时，断口会出现“鱼眼”形貌特征；应力水平较低时，气孔尺寸对疲劳寿命的影响尤为显著，在特定的应力水平下，可以通过构件中的气孔缺陷尺寸来预测其寿命，对于焊接结构疲劳寿命的预测和构件焊接质量的评定具有重要的工程意义。
关键词钛合金，氢弧焊，气孔缺陷，疲劳寿命
中图分类号：TG115.21
D0I:10.3969/j.issn.10072330.2014.05.020
Effect of Pores on The Fatigue Properties of Gas Tungsten
Arc WeldedTA15TitaniumAlloyJoint
ZHENG Zhiteng
xUDanjun
DONGShu
(China Academy of Aerospace Standardization and Product Assurance, Beijing100071)
Abstract Microstructure and fatigue fracture characteristics are analyzed of gas tungsten arc welded TA15 tita-nium alloy joints, and the quantitative relationship between pore defects and fatigue life is obtained. The results show that the fatigue crack initiates from the subsurface or intermal pores. When the pore size is small, the fracture will ap pear "fish-eye" morphology. Influence of pore size on fatigue life is particularly significant at a low level stress. Fa-tigue life can be predicted through pore size at a given stress level, having important engineering significance for the fatigue life prediction and assessment of welding quality.
Key wordsTitanium alloy,Gas tungsten arc(GTA), Pore defects,Fatigue life
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TA15是--种近α钛合金，既具有α型钛合金良好的耐高温性能和可焊性，又具有近于α-β型钛合金的工艺塑性。主要用于制造航空发动机零件、宇航飞行器紧固件、飞船仓等1]。氧弧焊工艺操作灵活，常用于对强度及耐久性要求较高的关键承力部件的焊接[2]。在焊接结构中，与疲劳相关的结构失效事故占金属结构失效事故的70%~80%[3]。由于焊接中存在气孔、夹杂等不可避免的焊接缺陷，焊接部位是整个结构件中的薄弱环节，在交变应力的作用下，疲劳源一般都位于焊接缺陷处[4]。目前，国内外对对钛合金氯弧焊的疲劳行为的研究主要以疲劳断口的形貌分析为主，对焊接接头的缺陷定量分析及其工程应用研究还存在一定的空白。为此，本文分析了 TA15钛合金氩氢弧焊接接头的组织和疲劳断口特征，
收稿日期：2013-11-04
对气孔缺陷对疲劳强度和寿命的影响进行了定量表征，对于钛合金氩弧焊接结构疲劳失效的预防及寿命
预测有重要的工程意义。 1实验
实验采用TA15钛合金锻制厚板，厚10mm，其主要力学性能如表1所示。
表1TA15母材与焊缝区力学性能
Tab.1
Tensile property of TA15 sheet and weld zone
material TA15 sheet weld zone of CTA
ay/MPa 0601 1035
o.2/MPa 196-
a.s/% 11.3 5.6
试件采用钨极氩弧焊（GTA)方法焊接，然后对焊接试件进行真空热处理，以消除焊接后的残余应力、除氢和稳定接头组织。
作者简介：郑志胰，1986年出生，主要从事航天产晶可靠性试验及评估技术的研究。E-mail;zteng521@163.com
宇航材料工艺http://www.yhclgy.com2014年第5期万方数据
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