航空钛合金激光焊接全熔透稳定性及其焊接物理冶金研究

【类型】学位论文

【作者】陈俐 

【关键词】 激光能量转换率,激光,热影响区,全熔透稳定性,焊缝凝固,钛合金,背宽比,焊接接头力学性能,YAG,焊缝成形,激光焊接,CO_2激光

【摘要】轻质高强、高温耐蚀、高比强度钛合金是优秀的航空航天结构材料,焊接在提高材料利用率、减轻结构重量、降低成本方面独具优势,尤其是高能量密度、高焊接精度和高焊接效率的激光焊。因此研究钛合金激光焊对充分发挥钛合金结构重量效率,提高航空结构和武器装备性能及降低制造成本具有重大意义。薄壁钛合金激光深熔焊过程涉及激光-等离子体-材料相互间的复杂作用、小孔周期性的形成与闭合和熔池动态行为,这一过程可外化为熔池形貌,并最终表现为焊缝成形。BT20、TC4 和Ti-23Al-17Nb 钛合金薄板的焊缝成形研究表明,激光焊模式并不是通常认为的取决于激光功率密度,还与线能量有关。这说明钛合金激光深熔焊过程的小孔形成、熔池行为和焊缝成形受激光功率密度和线能量双阈值控制。焊缝成形进一步研究表明,激光功率密度和线能量超过深熔焊全熔透阈值,焊缝呈钉头形或沙漏形,无量纲量背宽比(焊缝的背面宽度和表面宽度之比)可映射全熔透焊过程的稳定性。在所研究条件下,背宽比大于0.4 是2.5mm 厚BT20 钛合金获得稳定激光全熔透深熔焊过程的焊缝成形条件,进而确立出全熔透稳定焊接的激光功率-焊接速度工艺窗和激光功率密度-线能量双阈值曲线。...

【学位名称】博士

【学位授予单位】华中科技大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】胡伦骥，巩水利

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