Ti55531激光焊接与焊后热处理研究

摘要

亚稳态β钛合金Ti55531是一种相对较新的高强度钛合金,近年来其组织性能调控方面的研究受到关注,但关于其焊接性的研究还比较少,关于Ti55531焊接接头热处理后组织性能的研究十分缺乏.本文通过正交试验优化了2mm厚Ti55531合金的激光焊参数,采用光镜、SEM、TEM、显微硬度测试和拉伸试验等方法分析了焊接参数和焊后热处理(PWHT)对Ti55531激光焊接头组织性能的影响.结果表明:亚稳态β钛合金55531焊态接头各区域组织为:母材(BM)是β相基体上分布着大量等轴状α相、大量致密的片层状α相以及少量晶界α相;热影响区(HAZ)的部分片层状α相溶解,等轴状α相增多;焊缝区(FZ)基体以β相为主,光镜下呈现为粗大柱状晶组织.经过PWHT后接头各区域组织为:BM区的晶界α相消失,片层状α相减少;HAZ内α相晶粒边缘发生溶解;FZ内析出了大量致密的针状α相.焊态接头横截面FZ区显微硬度约为310HV,经过PWHT后FZ区显微硬度约为400HV.焊态接头在拉伸试验中断裂在FZ/HAZ界面附近,拉伸强度约940MPa,是原始母材强度的78.4％;经过PWHT后的焊接接头在拉伸试验中断裂在母材区,拉伸强度约为1161MPa,是原始母材强度的96.8％.研究结果对促进Ti55531在焊接结构中的应用具有指导意义.