TA5钛合金激光与电子束焊接组织及性能对比研究
洛阳船舶材料研究所（中国船舶集团有限公司第七二五研究所） 河南省科学院材料研究所 洛阳双瑞精铸钛业有限公司 中国舰船研究设计中心 江南造船（集团）有限责任公司
2025-04-23
TA5钛合金 激光焊接 电子束焊接
采用10 mm厚TA5钛合金，进行大功率光纤激光“匙孔”焊接及高压电子束焊接工艺研究。结果表明，激光和电子束焊接均可得到成型优良的“匙孔”接头，电子束焊接线能量密度更高。两种工艺均可实现焊缝正面光滑成型，但焊缝背部成型激光焊接更优。两种工艺均实现了深宽比>2∶1的高能束形貌焊缝截面，电子束深宽比更大。激光焊焊缝区形貌为典型的“束腰”形，而电子束焊缝区为典型的“I”形貌。通过ABAQUS仿真，印证了两种焊接方法焊缝截面形态的差异。两种焊缝区柱状晶区明显，各原始β柱状晶区为典型的的竞争生长模式，焊缝区主要为典型α型钛合金焊缝形貌，即锯齿状α混合点状β。两种工艺焊接焊缝的射线检测和渗透检测均满足无损检测标准要求。激光焊接和电子束焊接头强度分别达到800、700 MPa以上，两种工艺弯曲测试能够满足标准。硬度检测显示，焊缝区硬度略有升高，但完全能够满足钛合金焊接接头硬度变化范围的标准要求。
