經焊后退火處理的Ti-6Al-4V合金力學性能和組織分析

刊名：Materials and Design（英）

刊期：2014年第60期

作者：Chih Jen Tsai et al

編譯：趙喚

對經電子束焊接后進行退火處理的Ti-6Al-4V合金進行了力學性能和組織的分析。電子束焊接和退火處理的工藝參數(shù)選擇合理將能夠顯著提高Ti-6Al-4V合金焊接接頭處的拉伸性能，這表明電子束焊接是工業(yè)生產中的一種有效方法。而金屬間化合物的存在會影響焊件的力學性能及其組織相變、微觀結構以及析出物的特征。本研究進行的試驗是采用3mm厚Ti-6Al-4V合金板作為試樣，其化學化學成分（質量百分數(shù)）為6.75%Al、4.5% V、0.3%Fe，0.2%O、0.005%N、0.008%C、0.015%H，其余是Ti。在沒有填料的情況下，使用Sciaky W2000系統(tǒng)對該試樣進行電子束焊接。首先將焊接試樣放置在焊接爐內，并以500mL/min的速度將高純Ar氣充滿爐內；其次將焊接試樣進行退火處理，704℃下放置4h、750℃下放置2h、790℃下放置1h；最后進行空冷或爐冷使焊接試樣溫度降至室溫。由試驗得出，電子束焊接后退火處理方法對Ti-6Al-4V合金力學性能以及微觀組織的影響主要有以下幾點。

（1）在進行冷卻后，經電子束焊接的Ti-6Al-4V合金板其力學性能顯著提高。相對來說，空氣冷卻比爐冷的效果更好。電子束焊接完成后，將焊接件在790℃下放置1h能使其獲得優(yōu)良的綜合力學性能，即屈服強度為1084MPa和伸長率為9.7%。

（2）因電子束焊接的快速冷卻會引起溶質偏析，因此Ti-6Al -4V板中的Al在熔融區(qū)域的局部濃度能達到41%～48%（原子百分數(shù)），在熔融區(qū)域形成-TiAl 和-TiAl，從而提高了熔融區(qū)域的硬度和強度。