小序

TA2钛材属于a相工业纯钛的一种,具有密度小、耐侵蚀强及优异的力学性能等优点，，，，，已经被普遍应用于航空航天、船舶等领域。。。。。。。。TA2钛材的工业产品包括棒材、板材、管材、钛带材等，，，，，可是这些产品的大规模应用需要举行焊接，，，，，工业上一样平常接纳氩弧焊和搅拌摩擦焊等方法[1-4]。。。。。。。。氩弧焊焊接工艺成熟、本钱低，，，，，可是保存热循环严重及焊缝晶粒粗大，，，，，对焊接讨论的强度和塑性倒运;搅拌摩擦焊，，，，，是通过搅拌挤压举行焊接，，，，，焊缝剩余应力低、晶粒细小！。。。。。。，，，，已经被普遍应用于铝钛铜等有色金属合金的焊接。。。。。。。。可是,搅拌摩擦焊的参数选取很主要,若选取不当会使焊缝保存孔洞、裂纹等缺陷[5-7]。。。。。。。。

接纳搅拌摩擦焊工艺，，，，，通过选取合适的焊接工艺参数，，，，，焊接厚度为3mm的TA2钛板，，，，，并对TA2搅拌摩擦焊讨论举行显微组织和力学性能剖析，，，，，为科技职员在该方面的研究提供参考。。。。。。。。

1、试验部分

1.1试验质料

焊接质料为宝鸡钛业股份有限公司提供的TA2钛板材，，，，，其晶粒度为(6±0.5)级，，，，，厚度为3mm,组成身排列于表1。。。。。。。。

表1 TA2钛板的组成因素

1.2试验要领

焊接前需对试件举行处置惩罚。。。。。。。。首先将尺寸为200mmX100mmX3mm的焊件切割成30mmX 10mmx3mm的试件，，，，，然后用240#、600#、1200#和2000#砂纸划分对试件举行打磨处置惩罚，，，，，再通过机械抛光获得灼烁外貌，，，，，最后用侵蚀液侵蚀试件10s再用丙酮和酒精对其洗濯，，，，，侵蚀液由HF+HNO3+H2O组成(体积比为1:2:50)。。。。。。。。接纳搅拌摩擦焊工艺对试件举行焊接，，，，，焊接工艺参数列于表2。。。。。。。。其中，，，，，摩擦头直径为12mm，，，，，其成份为莱钨合金。。。。。。。。

表2焊接工艺参数

1.3剖析测试要领

使用OLYMPUS PMG3倒置式显微镜视察TA2钛板材的微观组织形貌,使用Nano Measurer 1.2软件对其晶粒尺寸举行盘算。。。。。。。。使用上海敏新检测仪器有限公司生产的MHV-50显微维氏硬度计对试件举行硬度测试，，，，，载荷为4.9N、保压时间为10 s,以试件中心作为参考坐标原点举行3x3阵列的取点。。。。。。。。接纳美特斯工业系统(中国)有限公司生产的E45.305微机控制电子万能试验机对试件举行室温拉伸，，，，，并使用日立热场式场发射扫描电镜SU5000对断口举行视察，，，，，其中拉伸速率为3mm·min-1，，，，，拉伸试件如图2所示。。。。。。。。

使用Sigma scope smp350涡流金属电导仪对焊缝及母材举行导电率检测,对每个位置丈量5次并取平均值为该位置的导电率。。。。。。。。运用济南西格马科技有限公司提供的RSD-1剩余应力打孔装置,在焊缝差别区域打出深度为2mm的盲孔以检测剩余应力,其中钻头直径为1.5mm。。。。。。。。

2、效果与剖析

2.1显微组织及硬度

图3为TA2搅拌摩擦焊讨论的形貌图。。。。。。。。从图3可见，，，，，TA2薄钛板搅拌摩擦焊讨论可划分为焊缝(WZ)、热力影响区(TIZ)和母材(BM)3个区域，，，，，而热力影响区很窄，，，，，焊缝的宽度约为12mm。。。。。。。。

图4为TA2搅拌摩擦焊讨论显微组织。。。。。。。。从图4可见,焊缝组织为等轴晶。。。。。。。。图5为TA2搅拌摩擦焊讨论的晶粒尺寸曲线图。。。。。。。。从图5可见,讨论晶粒尺寸曲线泛起V型,焊缝中心位置的晶粒尺寸最小。。。。。。。。这是由于焊缝中心受挤压最严重,而越往焊缝边沿受挤压越小。。。。。。。。通过盘算获得焊缝中心位置的晶粒尺寸为2.5μm,焊缝区域的平均晶粒尺寸为12.8μm,母材的平均晶粒尺寸为57μm,母材平均晶粒尺寸比焊缝的大44.2μm。。。。。。。。

图6为TA2搅拌摩擦焊讨论显微硬度。。。。。。。。从图6可以看出，，，，，TA2搅拌摩擦焊讨论晶粒硬度曲线泛起倒V型，，，，，焊缝中心位置的硬度最高。。。。。。。。这是由于焊缝中心受挤压最严重，，，，，因而保存大宗的位错，，，，，导致硬度的增添[6-8]。。。。。。。。通过盘算获得焊缝区域的平均硬度为135.4HV,母材的平均硬度为125.1HV,焊缝的平均硬度比母材的高10.3HV。。。。。。。。

2.2 导电率

图7为TA2搅拌摩擦焊讨论差别区域的平均导电率。。。。。。。。从图7可以看出,TA2搅拌摩擦焊焊缝(WZ)与母材(BM)的平均导电率划分为

3.65%IACS和3.82%IACS。。。。。。。。焊缝比母材的导电率小！。。。。。。，，，，这是由于焊缝的晶粒尺寸比母材晶粒的小！。。。。。。，，，，焊缝区域平均晶粒尺寸为12.8μm,母材区域平均晶粒尺寸是57μm,使电子沿晶界迁徙的路径变长[9-12]造成导电率变差。。。。。。。。

2.3剩余应力

图8为TA2搅拌摩擦焊讨论剩余应力。。。。。。。。从图8可见，，，，，在距离焊缝两侧20mm以内，，，，，焊件讨论的剩余应力泛起倒V型漫衍。。。。。。。。其中，，，，，搅拌摩擦焊件讨论的焊缝中心横向剩余应力及纵向剩余应力划分抵达420和180MPa,这是由于焊缝中心受挤压变形严重,使得晶粒组织漫衍不匀称而爆发严重的晶格畸变[12-15],导致剩余应力很大,且在距离焊缝中心约15mm处泛起压应力。。。。。。。。

2.4 拉伸测试

图9和图10划分为母材、搅拌摩擦焊件的拉伸试件及断口形貌。。。。。。。。从图10可以看出，，，，，母材和搅拌摩擦焊件均保存韧窝。。。。。。。。效果批注，，，，，试件断裂为塑性断裂。。。。。。。。表3为拉伸测试效果。。。。。。。。由表3可知，，，，，TA2搅拌摩擦焊件的抗压强度和屈服强度均高于母材，，，，，而其延伸率约莫是母材的51.6%。。。。。。。。这是由于焊缝位置遭受挤压而变形显著，，，，，致使晶粒细化，，，，，从而爆发细晶强化效应并陪同着大宗位错[16-17]。。。。。。。。因此，，，，，焊件强度大，，，，，延伸率差。。。。。。。。

表3拉伸测试效果

3、结论

在搅拌摩擦焊焊接速率60mm·min^-1、转速300r·min^-1、焊头倾角1°-3°、焊接压力20-25kN和氩气流量16L·min^-1的焊接工艺参数下,对TA2搅拌摩擦焊讨论组织和性能举行了测试。。。。。。。。

(1)焊缝(WZ)的宽度为12mm,组织主要由细小的等轴晶组成，，，，，焊缝区域的平均晶粒尺寸、平均硬度划分为12.8μm和135.4HV,母材的平均晶粒尺寸、平均硬度为57μm和125.1HV。。。。。。。。

(2)TA2搅拌摩擦焊焊缝(WZ)与母材(BM)的导电率划分为3.65%IACS和3.82%IACS,焊缝的导电率比母材小。。。。。。。。

(3)TA2搅拌摩擦焊讨论剩余应力沿焊缝向母材偏向逐渐降低，，，，，焊缝中心剩余应力最高，，，，，横向剩余应力、纵向剩余应力划分抵达420和180MPa。。。。。。。。

(4)TA2搅拌摩擦焊件的强度比母材高，，，，，但延伸率变差为母材的51.6%。。。。。。。。

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（注，，，，，原文问题：TA2薄钛板搅拌摩擦焊讨论的显微组织与力学性能剖析）

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