激光相变热处理对TC4电子束焊缝残余应力的影响-中国工程科学.PDFVIP

２００７ 年５ 月 中国工程科学 May ２００７ 第９ 卷第５ 期 Engineering Science Vol畅９ No畅５ 研究报告 激光相变热处理对 TC４ 电子束焊缝残余应力的影响 １ １ １ １ ２ ２ 鲁金忠 ， 张永康 ， 孔德军 ， 任旭东 ， 邹世坤 ， 王西昌 （１畅 江苏大学机械工程学院， 江苏镇江　 ２１２０１３ ；２畅 北京航空制造工程研究所， 北京　 １０００２４） ［摘要］ 　 利用CO 激光相变热处理技术对TC４ 钛合金电子束焊缝进行了处理， 研究了激光功率、 光斑直径、 ２ 辅助气体等激光工艺参数对电子束焊缝残余应力分布的影响。 实验结果表明， 激光相变热处理改善了焊缝残余 应力的分布， 使焊缝表面残余应力由拉应力转变为压应力， 其压应力值随着激光功率的增加而增大， 随着激光 光斑直径的减小而增加； 辅助气体为O 时残余压应力值比辅助气体为N 大３０ ～ ４０ MPa， 激光相变热处理显著 ２ ２ 提高了TC４ 钛合金电子束焊缝的残余压应力及其使用寿命。 ［关键词］ 　 激光相变热处理； TC４ 钛合金； 电子束焊缝； 残余应力 ［中图分类号］ TN２４９；TG４５６畅３　 ［文献标识码］ A　 ［文章编号］ １００９－１７４２ （２００７） ０５－００７２－０５ 变热处理工艺对 TC４ 钛合金电子束焊缝进行了处 １　 引言 理， 并用X－ ３５０ A 型X 射线应力仪测试了激光相 钛合金具有强度高、 高低温性能好、 耐腐蚀等 变热处理后的焊缝残余应力分布， 分析了激光功 许多优点， 在航空航天工业中广泛应用， 因此钛合 率、 光斑直径、 辅助气体等参数对电子束焊缝残余 金焊接件结构在使用过程中的安全可靠性越来越引 应力的影响， 这对于提高 TC４ 钛合金电子束焊缝 起人们的关注， 其中由焊接产生的残余应力是影响 的使用寿命具有十分重要的现实意义。 构件强度和寿命的主要因素之一［１］ 。 激光相变热处 ４ ５ ２ ２　 实验方法 理技术以高能量 （１０ ～ １０ W桙cm ） 的激光束快速 相变热处理金属工件， 使被照射的金属或合金表面 2畅1 　 试样准备 温度以极快的速度升高到相变点而低于熔化温度。 焊缝试样材料为TC４ 钛合金， 厚度１４ mm， 其 当激光束离开被照射部位时， 由于热传导的作用， 化学成分的质量分数为： Al （６畅２７ ～ ６畅３２） ， V 冷态的基体使其迅速冷却而自淬火， 可以有效地提 （４畅１５ ～ ４畅１９） ， Fe （０畅１８ ～ ０畅２０） ， N２ （０畅０１２ ～ 高金属材料或零件的表面硬度、 耐磨性、 耐蚀性以 ０畅０１４） ， H （０畅００４ １） ， O （０畅１８ ～ ０畅１９） ， Ti （余 ２ ２ ［２ ，３］ 及强度和高温特性 。