TC4钛合金惯性摩擦焊接头塑性金属流动行为研究

苍睿智，柯黎明，卜文德

(南昌航空大学 轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室，江西 南昌 330063)

TC4钛合金惯性摩擦焊接头塑性金属流动行为研究

苍睿智，柯黎明，卜文德

(南昌航空大学 轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室，江西 南昌 330063)

分别对相同焊接面积和不同焊接面积的TC4钛合金棒材进行惯性摩擦焊试验，通过镶嵌标示材料的方法，探讨了其焊缝附近塑性金属的流动行为。研究表明，在焊接过程中，焊缝附近塑性金属呈两种运动方式：焊缝面的水平圆周运动和焊缝厚度方向的螺旋前进运动。当焊接面积相同时，塑性金属在摩擦扭矩、顶锻压力和“X”形焊缝的作用下，以螺旋的流动方式向焊缝流动。外缘塑性金属最先流出焊缝形成最初的飞边，随后内部金属流出形成接近焊缝的飞边。当焊接面积不同时，在摩擦扭矩、顶锻压力和“弧”形焊缝的作用下以螺旋的流动方式向焊缝流动，细端外缘塑性金属最先流出焊缝形成最初的飞边，随后细端内部金属流出形成接近细端焊缝的飞边，当细端飞边达到与粗端焊接面积相同时粗端才会出现飞边。

TC4钛合金；惯性摩擦焊；流动行为

0 前言

TC4钛合金由于比强度较高，被广泛应用于航空、军事、造船等领域。由于钛合金在焊接条件下易与氧、氮、氢等气体发生反应，产生接头脆化、裂纹、气孔等缺陷[1-3]，因此选择一种适合钛合金的焊接方法是制造钛合金结构件的关键。在许多焊接方法中，摩擦焊是一种固态连接方法，焊接过程有短时、高压、大变形的特点，在焊接过程中可以去除金属表面的氧化膜，且不易形成气孔、缩孔等缺陷，因此用惯性摩擦焊焊接钛合金可以得到可靠的接头[4]。……