工業(yè)純鈦TA2的焊接及接頭耐蝕性研究

工業(yè)純鈦TA2的焊接及接頭耐蝕性研究工業(yè)純鈦TA2因具有良好的耐蝕性、高比強(qiáng)度、無(wú)磁性、抗沖擊性、可焊性等特點(diǎn),在艦船及海洋領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。但因其熔點(diǎn)較高、導(dǎo)熱系數(shù)低、熱容量較小,焊接參數(shù)會(huì)嚴(yán)重影響接頭性能,且TA2薄板焊接時(shí)極易出現(xiàn)變形及燒穿等缺陷。同時(shí)焊縫附近區(qū)域受焊接熱循環(huán)的影響造成組織的不均勻性,導(dǎo)致極易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕破壞,再者焊縫附近區(qū)域溫度的急劇變化導(dǎo)致焊后產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力使接頭的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性顯著增大。因此成功解決TA2的薄板焊接并進(jìn)行接頭耐蝕性研究具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。使用自行設(shè)計(jì)的焊接半自動(dòng)設(shè)備及焊接夾具,利用微束等離子弧焊接厚度為0.6mm的TA2板,利用TIG焊焊接厚度為0.6mm及2mm的TA2板。對(duì)比研究了焊接參數(shù)對(duì)焊縫成型性和力學(xué)性能的影響。并對(duì)接頭進(jìn)行了金相組織觀察、鹽霧腐蝕、電化學(xué)測(cè)試及斷口形貌分析。板厚為2mm的TA2板,分別進(jìn)行了填絲和不填絲TIG焊并研究了填絲TIG焊焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性。采用微束等離子弧焊焊接時(shí),焊接電流、離子氣流量、焊接速度對(duì)焊縫正、背面的寬度影響不同。工藝參數(shù)不合適時(shí),焊縫組織中出現(xiàn)了粗大的馬氏體和魏氏體,導(dǎo)致接頭的力學(xué)性能下降;當(dāng)焊縫組織中針狀馬氏體較少且板條馬氏體與鋸齒α細(xì)小交叉密集呈網(wǎng)狀分布時(shí),接頭的綜合力學(xué)性能最優(yōu),此時(shí)接頭抗拉強(qiáng)度可達(dá)455MPa,接近母材的抗拉強(qiáng)度。該工藝下焊縫的耐蝕性優(yōu)于母材。厚度為0.6mm的TA2板TIG焊時(shí),接頭的抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)405MPa,此時(shí)母材的耐蝕性最好,焊縫次之,熱影響區(qū)最差。對(duì)比發(fā)現(xiàn),采用微束等離子弧焊與TIG焊均可獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭,且在接頭區(qū)域主要發(fā)生均勻腐蝕,而TIG焊焊縫耐蝕性稍差于微束等離子焊焊縫。綜合焊縫成型性及接頭力學(xué)性能,微束等離子焊縫質(zhì)量高于TIG焊。厚度為2mm的TA2板不填絲TIG焊時(shí),接頭的抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)295MPa,接頭金相組織中焊縫區(qū)晶粒嚴(yán)重粗大造成拉伸試樣斷裂在焊縫區(qū)且斷口呈明顯的脆性斷裂,此工藝下母材的耐蝕性最好,焊縫次之,熱影響區(qū)最差。填絲TIG時(shí)接頭組織中出現(xiàn)了針狀馬氏體,接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到395MPa,此工藝下母材的耐蝕性最好,焊縫次之,熱影響區(qū)最差。對(duì)比發(fā)現(xiàn)填絲TIG焊焊縫耐蝕性優(yōu)于不填絲TIG焊焊縫。慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)表明,當(dāng)應(yīng)變速率為0.018~0.18mm/min時(shí),在3.5%NaCl