论文部分内容阅读
钛及钛合金由于具有高比强度、耐腐蚀、耐高温等诸多优点,在航空、航天、医学、海洋等诸多领域得到越来越广泛的应用。TA2纯钛具有良好的耐蚀性、力学性能、和焊接性能,可以作为重要的耐蚀结构材料,广泛应用于化工设备、滨海发电装置、海水淡化装置和船舰零部件。Ti6241s钛合金是由宝钛集团自行研究设计的新型近α钛合金。该合金具有有密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀、疲劳性能好等优良特性。本论文借助金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、力学性能测试以及有限元模拟等手段研究了TA2纯钛及Ti62421s合金氩弧焊焊接接头组织与力学性能。主要结论如下：(1)3mm厚TA2纯钛板对接钨极氩弧焊最佳焊接工艺为焊接电流85A,焊接速度0.5cm/s,主喷嘴氩气流量20L/min,拖罩氩气流量12L/min,双面焊接,此工艺条件下得到的焊缝表面保护良好,焊缝平滑笔直,焊接接头抗拉强度为520.18MPa,延伸率达到27.68%。焊缝组织为锯齿状α相和板条状α相及少量针状α相。焊后热处理工艺是500℃/2h,AC退火。热处理后焊接接头σb=515.97MPa,δ=29.84%。(2)2mm厚Ti62421s合金板材对接钨极氩弧焊最佳焊接工艺为焊接电流110A,焊接速度0.5cm/s,主喷嘴氩气流量20L/min,拖罩氩气流量12L/min,单面焊接,焊接接头抗拉强度为1033MPa,延伸率为5.5%。焊缝组织为针状马氏体,晶粒粗大；热影响区组织为初生α组织、β转变组织和针状马氏体组织。焊后热处理工艺为700℃/2h,AC退火,此工艺下焊接接头σb=1019MPa,σ0.2=924MPa,δ=7.1%。(3)Ti62421s合金TIG焊温度场及应力应变有限元数值模拟表明：110A焊接电流产生的最高温度为2108℃,焊缝宽度为7～8mm；120A焊接电流产生的最高温度为2354℃,焊缝宽度为8-9mm。随着焊接电流的增大,焊接时产生的最高温度也增大,熔合区和热影响区的宽度也随之增大。(4)Ti62421s合金TIG焊温度场及应力应变有限元数值模拟表明：110A焊接电流焊件上表面最大拉应力为228MPa,最大压应力为53MPa,焊件下表面最大压应力为169MPa,最大拉应力为49MPa;120A焊接电流焊件上表面最大拉应力为253MPa,最大压应力为59MPa,焊件下表面最大压应力为185MPa,最大拉应力为56MPa。焊接上下表面焊接残余应力都随着焊接电流的增大而增大。焊接横向残余应力始终是大于纵向残余应力的。