小序

钛合金质料它具有高强度，，，，，，，耐高温、优良的抗侵蚀性能和优异焊接性等优点，，，，，，，是现在航空航天中被普遍使用的金属质料之一[1-2]。。。。。。另一方面随着我国航空事业的蓬勃生长，，，，，，，越来越多的先进手艺被应用于航空航天，，，，，，，其中激光焊作为近年来生长迅速的一种高能束流焊接，，，，，，，具有焊接速率快、热影响区小、焊缝成形雅观、好的深宽比等优势，，，，，，，特殊是近几年光纤激光器的高速生长，，，，，，，解决了工业古板的CO2和YAG激光由于功率限制而导致的只适用于薄板焊接的限制，，，，，，，使得激光焊接手艺获得了越发普遍的应用[3-4]。。。。。。

另外在生产中激光焊接有易操作，，，，，，，焊接位置精准、焊后形成的焊缝平整度高、变形小、稳固性强等优点。。。。。。

焊后基本不需要举行二次加工处置惩罚，，，，，，，大大地节约了工序时间和加工本钱，，，，，，，使得它越来越多地被用于生产制造当中。。。。。。

随着航空航天的生长，，，，，，，林林总总重大形状构件的大宗使用不可阻止地涉及到焊接结构，，，，，，，这使得钛合金的焊接手艺变得相当主要。。。。。。而焊后变形成为现在制约焊接生长的主要因素之一。。。。。。经由多年研究，，，，，，，焊后可通过热处置惩罚校形解决焊接变形问题，，，，，，，该手艺已十分成熟，，，，，，，现在也有较多文献对热处置惩罚后焊接讨论的组织与性能影响做了剖析研究[5-8]，，，，，，，但现在针对热处置惩罚次数对激光焊接讨论影响的研究鲜见报道。。。。。。随着航空航天产品结构形状越来越重大，，，，，，，在现实生产当中，，，，，，，需要多次热处置惩罚校形的情形越来越普遍。。。。。。本文针对TC4钛合金母材、激光焊接讨论举行重复热处置惩罚，，，，，，，较量其讨论组织和力学性能，，，，，，，为结构件焊后多次热处置惩罚提供试验依据。。。。。。

1、试验质料与要领

试验质料为2.0mm厚的TC4钛合金薄板，，，，，，，M退火状态。。。。。。规格300mm×200mm。。。。。。焊接装备为通快6003Ｄ碟片光纤激光器，，，，，，，最大功率6000Ｗ，，，，，，，激光波长1.06μm，，，，，，，光纤芯径为300μm，，，，，，，接纳300焦长的HIYAG激光焊接聚焦镜系统。。。。。。通过ＫＵ-ＫＡ机械手实现焊接轨迹，，，，，，，举行不填丝的激光拼焊试验。。。。。。

为；；；；；ぬ致凼苋韧饷膊皇芸掌跋毂⒀趸，，，，，，试验时接纳99.999％纯度的氩气举行；；；；；。。。。。。焊前通过2％～4％HF＋30％～40％HNO3＋H2O（余量）的酸洗液对焊接外貌举行酸洗处置惩罚，，，，，，，酸洗后烘干，，，，，，，待焊接前使用钢丝刷打磨，，，，，，，然后接纳酒精、丙酮擦拭外貌，，，，，，，坚持焊接位置清洁。。。。。。为避免焊接历程中板材变形，，，，，，，接纳焊接夹具对证料举行约束。。。。。。同时背面通入氩气；；；；；。。。。。。试验工艺参数为激光功率P为2000Ｗ～3500Ｗ，，，，，，，焊接速率ｖ为4m/min～6m/min，，，，，，，离焦量△ｆ为-1.5～1.5mm。。。。。。试验竣事后，，，，，，，为了消除咬边等外貌缺陷对性能的影响，，，，，，，对焊后的焊缝举行了激光双面修饰焊。。。。。。焊后举行X光检测，，，，，，，知足一级焊缝标准后，，，，，，，将母材、讨论划分举行1次～4次热处置惩罚，，，，，，，热处置惩罚制度为120min内从室温匀称加热至300℃，，，，，，，保温30min，，，，，，，然后160min内从300度匀称加热至640℃，，，，，，，保温170min，，，，，，，随炉冷却至100℃以下出炉，，，，，，，热处置惩罚制度示意图如图1所示。。。。。。

将焊接态和焊后热处置惩罚态的母材以及焊接讨论制作成金相试片，，，，，，，将焊接讨论制成拉伸试样。。。。。。图2为拉伸试样的尺寸示意图。。。。。。

2、实验效果剖析

2.1显微组织剖析

如图3所示为原始激光焊接态的金相组织，，，，，，，从图3（ａ）焊缝区可以看出，，，，，，，组织中主要以近等轴状的β晶粒组成，，，，，，，部分区域形成稍微拉长的β晶粒，，，，，，，晶界清晰，，，，，，，并且显微组织履历了激光高温重熔，，，，，，，凝固历程中形成粗大的近β晶粒，，，，，，，晶粒尺寸在200～300μm之间[9]；；；；；β晶粒内部主要以相互交织的“网篮状”马氏体组成。。。。。。云云组织主要与激光焊接的特点相关，，，，，，，由于激光焊接能量密度大，，，，，，，熔池温度高，，，，，，，冷却速率较快，，，，，，，熔池降温速率快，，，，，，，温度梯度大，，，，，，，属于非平衡凝固历程，，，，，，，β相降温历程中来缺乏爆发扩散相变转变为α平衡组织，，，，，，，而直接通过

非扩散性切边形成α′针状马氏体，，，，，，，焊缝在冷却历程中，，，，，，，在β晶粒的界线和内部同时爆发α′针状马氏体相变。。。。。。并且α′相以差别偏向集束的形式交织在一起，，，，，，，形成所谓的“网篮状”马氏体组织。。。。。。受激光焊接热输入的影响，，，，，，，热影响区长条状轧制态α相泛起一定水平球化征象，，，，，，，如图3（ｂ）所示，，，，，，，这与钛合金的退火球化历程相似[10-11]，，，，，，，并且球化的α相爆发了一定水平的长大，，，，，，，相比于母材轧制态的细长晶粒，，，，，，，热影响区晶粒沿轧制偏向的长度减。。。。。。，，，，，，笔直于轧制偏向的长度增添，，，，，，，即受到α相球化与长大历程的影响；；；；；并且可以发明，，，，，，，相对母材（图3（ｃ））来讲，，，，，，，在热影响区内的α相与β相大致比例也爆发转变，，，，，，，这是由于热影响区靠近焊缝熔合区，，，，，，，一样平常情形温度基本靠近α/β相变点，，，，，，，会增进β→α转变，，，，，，，由于激光焊接热影响区小于一样平常熔化焊接历程，，，，，，，会使热影响区的组织冷却速率较高，，，，，，，从而保存到室温的α相便会增多。。。。。。

对原始激光焊接态TC4举行差别次数的热处置惩罚研究，，，，，，，热处置惩罚工艺如图1所示。。。。。。多次热处置惩罚后的显微组织如图4所示，，，，，，，关于焊缝区组织来讲，，，，，，，从第1次热处置惩罚到第4次热处置惩罚，，，，，，，整个历程中近等轴状β晶粒和β相中的相互交织的马氏体组织并没有爆发显着的改变，，，，，，，并且相较于焊接态（图3中组织），，，，，，，险些没有爆发转变；；；；；关于热影响区和母材相同处置惩罚条件的显微组织，，，，，，，依旧是热影响区的等轴和粗化的α相，，，，，，，并且在母材中还可以发明弯折的α相和沿着轧制偏向长条状的α相，，，，，，，体现出显着的原始退火态TC4板材组织特征。。。。。。这些特点可能与响应的

热处置惩罚条件相关，，，，，，，每一次热处置惩罚焊件都履历了从室温到640℃总共8ｈ的受热，，，，，，，640℃仅有170min，，，，，，，关于焊件第4次热处置惩罚组织来讲，，，，，，，基本上在640℃下处置惩罚了11ｈ左右，，，，，，，可是显微组织并没有显着的改变。。。。。。浚？？？？？赡苁怯捎640℃与TC4合金的α/β相变点相差较远，，，，，，，在此温度下TC4合金焊件并不可爆发显着的扩散和组织改变，，，，，，，仅仅是内部应力的释放历程。。。。。。正如张[12]对Ｔｉ62Ａ合金电子束焊接后组织的长时低温处置惩罚批注，，，，，，，热处置惩罚保温阶段的温度较低时，，，，，，，对焊接历程中在热影响区保存的特殊结构以及熔合区的细小片层组织结构并无太大影响。。。。。。并且TA15电子束焊后多次热处置惩罚也发明了类似的效果[13]。。。。。。

2.2室温力学性能

焊接态以及焊后多次热处置惩罚态焊接讨论力学性能如表1和图5所示，，，，，，，每一种状态都是三次拉伸取平均值。。。。。。表1为原始焊接态和多次热处置惩罚试样的室温力学性能数据，，，，，，，图5划分为焊接态和多次热处置惩罚试样的室温抗拉强度、屈服强度和断面延伸率柱状图。。。。。。从以上数据可以看出，，，，，，，焊接讨论的力学性能较为优异，，，，，，，室温抗拉强度抵达1100MPa以上，，，，，，，最低屈服强度抵达1023MPa，，，，，，，断面延伸率在10％左右。。。。。。

从图5的柱状图上可以看出，，，，，，，屈服强度和断面延伸率在原始焊接态和多次热处置惩罚态转变很。。。。。。，，，，，，屈服强度最大值与最小值的差值仅为60MPa，，，，，，，差别也不是很大，，，，，，，这与组织特征是相符的。。。。。。质料的性能是受到化学因素和组织结构的影响，，，，，，，关于焊接态和多次热处置惩罚的焊缝，，，，，，，其显微组织基本无转变，，，，，，，因此其拉伸力学性能得稍微波动也是正常征象。。。。。。

3、结论

（1）TC4钛合金2mm薄板激光焊接讨论区由于冷却速率较大，，，，，，，显微组织以α′针状马氏体为主，，，，，，，并形成“网篮状”交织漫衍的形态，，，，，，，母材区为拉长的α相，，，，，，，而热影响区泛起α相的球化特征；；；；；

（2）多次热处置惩罚焊件显微组织研究发明，，，，，，，在焊缝区、热影响区和母材区显微组织基本无转变；；；；；

（3）原始焊接讨论室温力学性能较为优异，，，，，，，抗拉强度1139MPa，，，，，，，断面缩短率10.9％，，，，，，，抵达了焊接件的使用要求；；；；；焊缝多次热处置惩罚后的力学性能基本上转变不大，，，，，，，仅三次热处置惩罚后屈服强度泛起一定的下降，，，，，，，但幅度较小。。。。。。

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