钛脊合金因拥有密度幼、耐热性好、比强度高蹬着点，在航空航天、石油化工、化学工业、生物医学等领域得到宽泛利用 [1] 。TA15钛合金是一种高Al当量的近α型钛合金，名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V [2-3] 。该合金拥有α型和α＋β型钛合金的很多利益，拥有中等的室温强度、高温强度，优良的热不变性和焊接机能 [４] 。 在航空领域，TA15 钛合金板材因拥有良好的机械加工机能和焊接机能，尤其合用于大型复杂壁板类零件的造作，而焊接接头的质量评价对于零件最终成形有着极为沉要的意思。 弯曲机能是评价TA15钛合金板材焊接接头质量的沉要指标，在弯曲变形过程中弯折表侧受到拉应力，弯折内侧受到压应力，板材在拉、压应力的作用下产生弹性和塑性变形，当塑性变形阶段形变量超出板材自身塑性所能接受的最大延长量时，板材将不成预防线产生开裂。

对于钛合金半制品及其造件，热处置工艺是改善微观组织以提高其力学机能最常用的步骤 [5-6] ，本文钻研了在一样的冷却方式下，分歧加热温度和保温功夫的退火处置对TA15钛合金板材焊接接头弯曲机能的影响，通过组织描摹的对比分析以及焊接试片极限弯曲机能的测试确定了最优热处置造度。

1、试验资料及步骤

焊接试片的造备使用的是退火状态下TA15钛合金板材，厚度为6mm，其室温力学机能要求如表 1 所示。 选取钨极气体；ず腹ひ，以无坡口对焊大局造备焊接试片，焊丝选用 TA0-1纯钛焊丝，接头大局如图 1所示，焊接后力学机能要求如表 2 所示。

焊接后选取分歧的热处置造度对焊接试片进行退火处置，试片分组及热处置参数的选择见表 3。 通过焊接接头组织分析以及极限弯曲机能测试，确定最优热处置造度。

2、试验了局及分析

2.1　焊后热处置显微组织

对焊接后以及退火后分歧试样的焊缝处进行显微组织观察，未经退火处置焊缝处与基体组织对好比图 2所示。 板材基体为典型的等轴组织，β相均匀散布于α基体内，晶粒沿轧造方向出现出肯定的方向性分列。 焊缝区域是在焊接过程中齐全消融的部门，针状α相沿分歧方向散布，出现出网篮状组织的典型描摹 [7-８] ，β相不均匀散布于晶界处，存在肯定的偏析。

陪伴着焊后冷却过程，针状α相长大到较大尺寸，这种尺寸及描摹的变动是导致焊缝处力学机能较差的直接原因。

对焊接后以及选取分歧造度退火后板材的焊缝处显微组织进行观察。 如图 3（ａ）所示，未经过退火处置的焊缝处柱状晶较为粗壮，晶界平直，α相呈网篮状散布，β相偏聚于枝晶间。 如图 3（ｂ，ｃ）所示，经750 ℃ ×90min、750 ℃ ×120min 退火处置后，焊缝处依然出现出显著的网篮状组织。 随着保温功夫耽搁，针状α相长大到较大尺寸。 在退火过程中，焊策应力被进一步解除，但是焊缝组织在退火过程中并未产生内容性的细化，并且较大尺寸针状α相也不利于焊接接头塑性的改善。

如图 3（ｄ）所示，随着退火温杜咨 750 ℃ 提升至８50 ℃，焊缝处单一柱状晶的均匀化转变逐步清澈，焊缝组织在这一转变过程中被部吩炱碎、细化，β 相偏聚的情况显著改善。 由于加热温度始终节造在相变点以下，焊缝组织仍出现出α相为针状的两相组织，但整体描摹得到了肯定的改善。

2.2　极限弯曲试验了局分析

通过发展极限弯曲试验，不休增大弯曲角直至开裂，调查分歧退火工艺对板材弯曲机能的改善水平。 凭据焊接工艺规范要求，设定弯芯直径为 3Ｔ（Ｔ 为板材试样厚度），弯曲角度的选择为在满足规范要求30°的基础上，对弯曲30°时未开裂的试样持续增大弯曲角度直至开裂，弯曲后试样描摹如图４ 所示，弯曲了局统计如图5 所示。

焊接状态下试样弯曲机能较差，弯曲至尺度划定的 21°即产生开裂，开裂产生在焊缝区域，重要原因是TA15 钛合金板材试样在焊接过程中由于热输入较大，在焊缝处形成典型的粗壮柱状晶组织，整体硬度增长、塑性降落，导致焊接接头处塑性较差，弯曲机能较差。经 750 ℃ ×90min 和 750 ℃ ×120min 退火处置后，弯曲机能改善水平不显著，极限弯曲角为18.7°～22.9°，重要原因是退火处置后组织未产生显著转变，试样整体塑性未得到改善，但焊策应力的解除在肯定水平上对综合力学机能的提升做出了贡献。 经８50 ℃ ×120min 退火处置后，试样极限弯曲角提高至 23.5° ～25.5°，弯曲机能得到肯定提高，试样具备了肯定的弯曲阔气量。

分歧退火状态下TA15钛合金板材焊接试样的极限弯曲机能测试了局进一步印证了焊接接头处的组织演变法规，批注退火处置后组织的改善是焊接接头弯曲机能提升的直接原因。

3、结论

1）TA15钛合金板材焊接接头处为典型的柱状晶组织，针状α相沿分歧方向散布，焊接接头塑性较差，弯曲机能较差。

2） 选取通常的焊后不变动退火处置（750 ℃ ×90min和 750 ℃ ×120min）能够起到解除焊策应力的作用，但焊接接头处组织机能没有显著改善，未能使弯曲机能得到有效提升。

3） 选取８50 ℃ ×120min 炉冷的退火工艺对焊后试样进行热处置，焊接接头组织的单一柱状晶得到了肯定的细化，β 相散布更为均匀，试样均匀弯曲机能突破2４°。

参考文件：

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