机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (12): 127-140.doi: 10.3901/JME.2025.12.127
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赵鹏康1,2, 洪振宇1, 张敏3, 肖旭东1, 袁启龙1, 陶军4, ANTUNES Elsa5, 麻宁绪2
ZHAO Pengkang1,2, HONG Zhenyu1, ZHANG Min3, XIAO Xudong1, YUAN Qilong1, TAO Jun4, ANTUNES Elsa5, MA Ningshu2
摘要: 线性摩擦焊(Linear friction welding,LFW)是实现钛合金高质量连接的有效方法。然而,接头焊缝区等轴晶及晶内球状弥散颗粒在提高接头强塑性的同时显著降低了接头韧性,TC21焊态接头韧性(16.7±0.5 J/cm2)仅为母材韧性(62±1 J/cm2)的27%。前期研究表明,片层交错网篮组织有助于提高接头韧性。因此,本研究通过系统探讨不同退火热处理条件下接头焊缝区微观组织演变,旨在获得交错网篮组织结构。试验结果表明,在四种退火条件中,双重低温退火能够有效调控接头组织,使接头韧性从母材的27%大幅提升至81%。拉伸试验后,试样断裂于接头附近母材区域,硬度分布由马鞍状转变为均匀稳定态。接头焊缝区等轴晶粒和原始晶界发生弱化,弥散晶粒转变为片层交错网篮组织,α相比例从35%升高至82%,小角度晶界比例从64.2%下降至38.8%,动态再结晶比例从20.2%增加至43.5%,史密斯因子在0.4~0.5区间比例从64.6%下降至34.3%。以上结果均表明接头由解理断裂模式转变为韧性断裂模式,从本质上揭示了接头高韧性化内在机制,为钛合金高强韧性连接技术的优化提供了理论依据和技术支撑。
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