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中国有色金属学报 2019年第7期29卷 1408-1416页

作者：许良苏居季周松回丽王磊张璐沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136

基于飞机机身壁板中T形接头在飞行过程中常因承受空气循环阻力而导致疲劳断裂的问题,分别采用激光双光束焊接技术和激光点焊接技术对TC4钛合金进行T形接头焊接,研究两种接头的显微组织特征、拉伸性能、疲劳性能及断裂机理。结果表明:利... 详细信息

基于飞机机身壁板中T形接头在飞行过程中常因承受空气循环阻力而导致疲劳断裂的问题,分别采用激光双光束焊接技术和激光点焊接技术对TC4钛合金进行T形接头焊接,研究两种接头的显微组织特征、拉伸性能、疲劳性能及断裂机理。结果表明:利用两种不同激光焊接方法焊接后,熔合区组织均为针状α′马氏体组成的网篮组织;与激光双光束焊相比,激光点焊焊接接头网篮状组织中的α′网篮状组织的体积分数增大,针状α′马氏体尺寸增大且相间距减小。与母材拉伸性能相比,激光点焊接接头抗拉强度提高了5.5%,激光双光束焊接接头抗拉强度提高了5.8%。激光双光束焊接试件中值疲劳寿命提高2.23倍,主要原因在于网篮组织对焊接接头产生界面强化效果进而增加接头强度,而激光点焊试件的裂纹穿过焊点进入母材扩展导致试件的裂纹扩展抗力降低。

关键词： TC4钛合金激光双光束焊激光点焊疲劳寿命断裂机理

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热处理对TC4钛合金激光双束焊接接头疲劳性能的影响

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吉林大学学报（工学版） 2023年第1期53卷 105-110页

作者：回丽陆家琛周松安金岚周冠妍刘小鹏沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所沈阳110136

基于飞机金属整体进气道典型件的T形接头在服役过程中因承受空气循环阻力而导致疲劳断裂的问题,利用激光双光束焊接技术对TC4钛合金进行T形焊接后进行热处理,研究不同热处理方法对焊接接头显微组织特征、疲劳性能及断裂机理的影响。结... 详细信息

基于飞机金属整体进气道典型件的T形接头在服役过程中因承受空气循环阻力而导致疲劳断裂的问题,利用激光双光束焊接技术对TC4钛合金进行T形焊接后进行热处理,研究不同热处理方法对焊接接头显微组织特征、疲劳性能及断裂机理的影响。结果表明:双重退火热处理试件疲劳寿命是未经热处理试件的1.89倍,一次退火热处理试件疲劳寿命是未经热处理试件的1.43倍。疲劳断口分析表明,与未经热处理试件相比,热处理后试件疲劳裂纹稳定扩展区疲劳条纹间距降低,表明疲劳裂纹扩展速率降低,因此疲劳寿命增大。热处理后网篮组织中析出针状α′马氏体,试件抵抗裂纹萌生和扩展的抗力增强,促进试件疲劳寿命增大。

关键词： TC4钛合金疲劳寿命热处理激光双光束焊断裂机理

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航空钛合金典型焊接结构力学性能研究

航空钛合金典型焊接结构力学性能研究

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作者：陆家琛沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

TC4钛合金作为一种常用的钛合金被广泛应用在航空飞机关键结构,如飞机机身壁板、金属整体进气道等。基于飞机金属整体进气道典型件的激光双束焊T形接头在服役过程中因承受空气循环阻力而导致疲劳断裂的问题,以飞机整体进气道中的激光双... 详细信息

TC4钛合金作为一种常用的钛合金被广泛应用在航空飞机关键结构,如飞机机身壁板、金属整体进气道等。基于飞机金属整体进气道典型件的激光双束焊T形接头在服役过程中因承受空气循环阻力而导致疲劳断裂的问题,以飞机整体进气道中的激光双束焊焊接T形结构为背景,进行焊后热处理以优化焊接结构的力学性能,系统分析不同热处理方法对激光双束焊T形焊接接头的显微组织、静力拉伸性能、横向弯曲性能、疲劳性能及断裂机理的影响,为飞机金属整体进气道的疲劳强度设计及飞机安全性能评估提供了依据。首先,对不同热处理方法的激光双光束T形焊接接头进行微观组织分析。结果表明:未经热处理试件熔合区主要是含粗片层α相网篮组织,经过热处理后的熔合区在存在较多的针状一次α’相马氏体呈网篮状,并且有二次α’相存在,一次退火热处理试验件与双重退火热处理试验件的熔合区显微组织相比较,双重退火后的试验件显微组织的α’网篮状组织体积分数显著提高,针状α’马氏体大小以及相间距均有所降低。其次,对不同热处理方法的激光双光束T形焊接接头的静力学拉伸性能,横向弯曲性能以及低周疲劳性能进行对比分析。结果表明:经过热处理后的焊接接头的拉伸性能,横向弯曲性能及低周疲劳性能均优于未经热处理的焊接接头。两种经过不同热处理的焊接接头拉伸性能,横向弯曲性能区别不显著,而经过双重退火热处理的焊接接头低周疲劳性能明显优于一次退火热处理的焊接接头。最后,利用扫描电子显微镜观察疲劳试验件的断口形貌。焊接接头主要的塑性变形区均在靠近母材的热影响区,未经热处理试验件的疲劳裂纹稳定扩展区的疲劳条纹间距相较经过热处理的试验件增大,表明疲劳裂纹扩展速率增大,双重退火热处理试验件相较于一次退火热处理试验件疲劳条纹间距降低,因此双重退火试热处理试验件疲劳裂纹扩展速率更低,拥有更高的低周疲劳寿命。

关键词： TC4钛合金热处理激光双光束焊 T形结构

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钛合金激光点焊/双光束焊接头的力学性能研究

钛合金激光点焊/双光束焊接头的力学性能研究

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作者：苏居季沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

TC4钛合金是国内外使用最广泛的钛合金牌号,是现代飞机结构中一种不可或缺的结构材料。近年来大量激光焊接技术已被用于飞机机身壁板的连接件中。为了实现飞机轻量化以及提高蒙皮与加强筋连接的力学性能,本课题以开发激光双光束技术应... 详细信息

TC4钛合金是国内外使用最广泛的钛合金牌号,是现代飞机结构中一种不可或缺的结构材料。近年来大量激光焊接技术已被用于飞机机身壁板的连接件中。为了实现飞机轻量化以及提高蒙皮与加强筋连接的力学性能,本课题以开发激光双光束技术应用在飞机机身壁板中的T型结构为背景,采用激光点焊接技术、激光双光束焊接技术,对TC4钛合金进行两种承载焊缝的T型焊接,系统地分析和研究其显微组织、拉伸性能、疲劳性能和断裂机理。为飞机机身壁板的疲劳强度设计与飞机安全性能评估提供依据。首先,对两种不同的激光焊接接头进行了微观组织分析,观察焊接接头不同区域两相组织的形貌和所占体积分数大小,结果表明,在熔合区均为针状α’马氏体组成的网篮状结构,与激光双光束焊显微组织比较,激光点焊α’网篮状组织的体积分数增大,针状α’马氏体尺寸增大且相间距减小。其次,对钛合金分别在激光点焊、激光双光束焊作用下的两种承载焊缝的T型焊接接头及两种应力状态下的中值疲劳寿命及拉伸性能进行对比分析。结果表明:激光双光束焊T型接头在两种承载情况下中值疲劳寿命及拉伸性能都更加优异,而激光点焊的中值疲劳寿命分布的更加集中。最后,利用扫描电镜观察疲劳样品的断口形貌。钛合金两种焊接头的裂纹源主要产生在试件表面上。在裂纹扩展区的后期,两个焊接试样的疲劳带间距与前一个阶段相比显着增加,表明裂纹扩展速率增大,不同的是激光点焊试样疲劳条纹间距较激光双光束试样更大,表明裂纹增长率更大。

关键词：钛合金激光点焊激光双光束焊疲劳寿命断口形貌

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