3.3  本章小结 13

4 TC4接头微观组织及力学性能分析 13

4.1  试验设备 13

4.2  TC4焊接接头微观组织分析 15

4.3  微观硬度分析 21

4.4  拉伸试验 21

4.5  本章小结 24

展 望 26

参 考 文 献 28

1  引言

1.1  选题意义及背景

与螺栓连接、铆接等相比，焊接技术有其自身特有的省材、快捷、加工方法简便、连接强度高等明显优势而在工业生产中被不断推广。MIG（Metal inert gas welding）焊即熔化极气体保护焊，TIG焊虽然可以用于焊接各种金属，但是普遍，适用薄板焊接，当焊接更厚的板件时，需要添丝，所以多用MIG焊，另外TIG焊效率较低，所以在要求焊接效率较高的情况下也需要发展MIG焊技术。

钛合金具有优异的抗腐蚀性能，高强度，和优良的高温性能。力学性能十分优异，强度可高达200000psi（约1379MPa），而密度仅4.505g/cm³。此外，钛表面会形成保护性的TiO2薄膜，使钛在535°C以下具有很好的抗腐蚀性能。但在535°以上，氧化膜会被诸如碳、氧、氮和氢之类的小原子破坏，使钛脆化。

钛优异的抗腐蚀性能使其在化工容器、海洋中适用的部件和医疗（植入体）等方面有广泛的应用。钛还是重要的航空航天金属，在飞行器的构架和喷气飞机引擎部件都有使用。Ti和Ni组合可以形成有超导特性的金属间化合物；Ti和Ni组成的合金具有形状记忆的性能；当和Al组合能形成优良的金属间化合物合金。

随着钛合金的应用越来越广泛，对其焊接接头的性能要求也随之出现。目前，钛合金主要使用TIG焊方式进行焊接，但是TIG焊的缺点很明显：只能焊接较薄的板件、焊接效率低。因此开发适合钛合金的MIG焊方法的需求迫在眉睫。文献综述

1.2  MIG焊技术的发展

1.2.1  国外MIG焊接技术发展现状

1.2.2  国内MIG焊接技术发展现状

1.2.3  MIG焊接技术的发展趋势

1.3  钛及其合金的焊接

商业纯钛和大部分钛合金可以使用焊接奥氏体不锈钢和铝合金的工艺与设备进行焊接。由于太在550°C以上具有较高的活性，所以焊接过程必须隔绝空气。

纯钛和α钛合金的可焊性较好。此外Ti-6AL-4V（TC4）这类弱β基的α-β钛合金也具有可焊性。但强β基的α-β钛合金在焊接过程中会脆化，因此焊接性很差。大部分的β钛合金也可以焊接，但随长时间后接头会脆化，所以接头在使用一定的时间后需要进行热处理以强化接头。

1.3.1  纯钛的焊接

纯钛的纯度一般在98.5-99.5%之间，其中其他强化成分为氧、氮、碳、铁等。纯钛也可以通过冷加工强化，但是极少用到。纯钛都是在退火状态下焊接的。冷作硬化的纯钛的热影响区会被退火，消除冷作硬化的效果。论文网

1.3.2  α钛合金的焊接

Ti-5Al-2.5Sn, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, Ti-5Al-5An-2Zr-2Mo,Ti-6Al-2Nb-1Ta-1Mo, 和Ti-8Al-1Mo-1V都是在退火状态下焊接的。

1.3.3  TC4的焊接

α-β钛合金Ti-6Al-4V（TC4）在固溶处理和部分实效强化条件下可以焊接。焊后时间处理可释放焊接的应力。和纯钛及α钛相比，TC4可以通过热处理强化，而前两者只能通过冷加工强化。