本發(fā)明涉及焊接材料，特別涉及一種ti65鈦合金焊接材料及其設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、ti65鈦合金是一種能在650℃下長期使用的鈦合金，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、葉片等零部件。然而，其在長期使用過程容易出現(xiàn)磨損或裂紋，需要對其進(jìn)行修復(fù)以延長使用壽命，因此急需開發(fā)一種適用于ti65鈦合金激光填絲焊所用的焊材。

2、另外，傳統(tǒng)的鈦合金焊材成分設(shè)計(jì)依次需要經(jīng)過成分設(shè)計(jì)、熔煉、擠壓、拉拔、焊接、力學(xué)性能測試等工序，尤其是在熔煉、熱軋、拉拔、退火階段，需要大量的人力(工時(shí)多)、物力(原材料、生產(chǎn)設(shè)備)、財(cái)力(資源浪費(fèi)大)，造成焊材設(shè)計(jì)存在周期長、成本高、工序復(fù)雜等問題。因此，急需開發(fā)一種周期短、成本低、工序簡單、性能好的鈦合金焊材設(shè)計(jì)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種ti65鈦合金焊接材料及其設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一方面，提供一種ti65鈦合金焊接材料的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

4、s1：確定母材所包含的元素及各元素的含量；

5、s2：根據(jù)所述母材設(shè)計(jì)多組不同成分的焊材成分；

6、s3：采用真空非自耗熔煉爐對所述焊材成分進(jìn)行熔煉，獲得多組不同成分的鈦合金鑄錠；

7、s4：將所述鈦合金鑄錠加工成長條，并在所述母材上開設(shè)凹槽，將所述長條鑲嵌入所述凹槽中進(jìn)行激光焊接；

8、s5：對激光焊接后的樣品進(jìn)行取樣并進(jìn)行性能測試，獲得各焊接接頭的性能，根據(jù)各焊接接頭的性能優(yōu)選出更適合所述母材的焊材成分，獲得所述ti65鈦合金焊接材料。

9、作為優(yōu)選，步驟s2中，設(shè)計(jì)所述焊材成分時(shí)，所述焊材成分中包含的元素為所述母材中除了c元素之外的所有元素。

10、作為優(yōu)選，步驟s2中，設(shè)計(jì)所述焊材成分時(shí)，依據(jù)軟件對材料分子動(dòng)力學(xué)、材料性能、平衡/非平衡相圖進(jìn)行模擬計(jì)算，如此獲得各元素的初始含量；然后利用光譜儀對焊接過程中的元素?zé)龘p量進(jìn)行測量，根據(jù)測量結(jié)果對所述初始含量進(jìn)行修正。

11、作為優(yōu)選，所述軟件為materials?studio、jmatpro、pandat中的一種或多種。

12、作為優(yōu)選，步驟s4中，所述凹槽是由兩塊具有坡口的母材拼接而成。

13、作為優(yōu)選，步驟s5中，進(jìn)行性能測試時(shí)，利用金相顯微鏡和掃描電鏡對焊縫組織的形貌、晶粒尺寸以及第二相形貌進(jìn)行觀察；利用萬能拉伸機(jī)和沖擊試驗(yàn)設(shè)備對樣品進(jìn)行拉伸性能和沖擊韌性測試，獲得焊接接頭的強(qiáng)度、塑性和韌性數(shù)值。

14、另一方面，還提供一種ti65鈦合金焊接材料，采用上述任意一項(xiàng)所述的ti65鈦合金焊接材料的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，以質(zhì)量百分比計(jì)，設(shè)計(jì)獲得的成分包括鋁6.5-7.5％、錫4.5-5.5％、鋯3.0-7.0％、鉬0.5-1.5％、硅0.2-0.5％、鉭1.5-2.5％、鈮0.5-1.5％、鎢0.1-1.0％，余量為鈦。

15、另一方面，還提供如上述所述的ti65鈦合金焊接材料在ti65鈦合金激光填絲焊中的應(yīng)用。

16、作為優(yōu)選，進(jìn)行激光填絲焊時(shí)，速度為30mm/s、功率為5kw、離焦量為0mm、激光圓形擺動(dòng)直徑為1.5mm、擺動(dòng)頻率為300hz。

17、本發(fā)明的有益效果是：

18、本發(fā)明能夠更快、更低成本、更簡單地設(shè)計(jì)獲得適用于ti65鈦合金激光填絲焊所用的焊材，為ti65鈦合金的焊接提供技術(shù)支持。

技術(shù)特征：

1.一種ti65鈦合金焊接材料的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ti65鈦合金焊接材料，其特征在于，步驟s2中，設(shè)計(jì)所述焊材成分時(shí)，所述焊材成分中包含的元素為所述母材中除了c元素之外的所有元素。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ti65鈦合金焊接材料，其特征在于，步驟s2中，設(shè)計(jì)所述焊材成分時(shí)，依據(jù)軟件對材料分子動(dòng)力學(xué)、材料性能、平衡/非平衡相圖進(jìn)行模擬計(jì)算，如此獲得各元素的初始含量；然后利用光譜儀對焊接過程中的元素?zé)龘p量進(jìn)行測量，根據(jù)測量結(jié)果對所述初始含量進(jìn)行修正。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ti65鈦合金焊接材料，其特征在于，所述軟件為materialsstudio、jmatpro、pandat中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ti65鈦合金焊接材料，其特征在于，步驟s4中，所述凹槽是由兩塊具有坡口的母材拼接而成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ti65鈦合金焊接材料，其特征在于，步驟s5中，進(jìn)行性能測試時(shí)，利用金相顯微鏡和掃描電鏡對焊縫組織的形貌、晶粒尺寸以及第二相形貌進(jìn)行觀察；利用萬能拉伸機(jī)和沖擊試驗(yàn)設(shè)備對樣品進(jìn)行拉伸性能和沖擊韌性測試，獲得焊接接頭的強(qiáng)度、塑性和韌性數(shù)值。

7.一種ti65鈦合金焊接材料，其特征在于，采用權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的ti65鈦合金焊接材料的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，以質(zhì)量百分比計(jì)，設(shè)計(jì)獲得的成分包括鋁6.5-7.5％、錫4.5-5.5％、鋯3.0-7.0％、鉬0.5-1.5％、硅0.2-0.5％、鉭1.5-2.5％、鈮0.5-1.5％、鎢0.1-1.0％，余量為鈦。

8.如權(quán)利要求7所述的ti65鈦合金焊接材料在ti65鈦合金激光填絲焊中的應(yīng)用。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ti65鈦合金焊接材料在ti65鈦合金激光填絲焊中的應(yīng)用，其特征在于，進(jìn)行激光填絲焊時(shí)，速度為30mm/s、功率為5kw、離焦量為0mm、激光圓形擺動(dòng)直徑為1.5mm、擺動(dòng)頻率為300hz。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種Ti65鈦合金焊接材料及其設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用，所述設(shè)計(jì)方法包括以下步驟：S1：確定母材所包含的元素及各元素的含量；S2：根據(jù)所述母材設(shè)計(jì)多組不同成分的焊材成分；S3：采用真空非自耗熔煉爐對所述焊材成分進(jìn)行熔煉，獲得多組不同成分的鈦合金鑄錠；S4：將所述鈦合金鑄錠加工成長條，并在所述母材上開設(shè)凹槽，將所述長條鑲嵌入所述凹槽中進(jìn)行激光焊接；S5：對激光焊接后的樣品進(jìn)行取樣并進(jìn)行性能測試，獲得各焊接接頭的性能，根據(jù)各焊接接頭的性能優(yōu)選出更適合所述母材的焊材成分，獲得所述Ti65鈦合金焊接材料。本發(fā)明能夠更快、更低成本、更簡單地設(shè)計(jì)獲得適用于Ti65鈦合金激光填絲焊所用的焊材。

技術(shù)研發(fā)人員：郭糠,張英波,陳輝,孟云飛,伍亞輝,鄧愛林,胡云峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17