【摘 要】
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针对传统连接工艺实现大厚度、复杂截面航空零件的高质量连接制造面临的诸多困难,采用激光增材连接技术可以有效解决上述连接工艺难点,是一种正在迅速发展的新型连接技术。文中采用激光增材连接技术连接TC4钛合金,并对连接件的组织和性能进行研究。为进一步优化组织和性能,对连接件进行后热处理工艺。论文主要研究内容如下:以80mm厚的锻态TC4钛合金为基材,进行激光增材连接,考察各区域内组织与性能的差异。发现连接
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针对传统连接工艺实现大厚度、复杂截面航空零件的高质量连接制造面临的诸多困难,采用激光增材连接技术可以有效解决上述连接工艺难点,是一种正在迅速发展的新型连接技术。文中采用激光增材连接技术连接TC4钛合金,并对连接件的组织和性能进行研究。为进一步优化组织和性能,对连接件进行后热处理工艺。论文主要研究内容如下:以80mm厚的锻态TC4钛合金为基材,进行激光增材连接,考察各区域内组织与性能的差异。发现连接件分为连接区、过渡区1、过渡区2和基材区四个区域。连接区组织为β柱状晶内分布的板条α相;过渡区1为片层α相、Ghost结构;过渡区2为等轴组织、片层α相和次生α相;基材区为等轴组织。其中连接区显微硬度最大,为339.4HV0.2。选用不同的热处理制度对TC4钛合金连接件组织和性能进行优化。经920℃/1h,AC+540℃/2h,AC热处理后,连接区板条α相宽度和长度分别达到最大,为2.12μm和14.28μm;过渡区2显微硬度达到最高(354.5HV0.2)。经1010℃/1h,AC+540℃/2h,AC热处理后,热影响区消失,组织均匀化,形成魏氏组织,此时断裂韧性最大,为94.3MPa·m1/2。考察取样方式及在不同热处理制度下α相组织形态及晶粒取向对断裂韧性的影响。当载荷方向与β柱状晶生长方向成45°夹角取样时,断裂韧性较其它方向取样高,经β相区固溶时效后,断裂韧性提升了35.3%。断裂韧性随板条α相厚度的增加而增大,当整体组织形态转变为魏氏组织时,断裂韧性达到最大。大角度分布的α相晶粒取向差及α相锥面滑移系的启动都会增强断裂韧性。
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