本發(fā)明屬于鈦合金焊接接頭組織，具體涉及提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織，還涉及該組織的制備方法。

背景技術：

1、鈦合金材料以其優(yōu)異的比強度、高溫力學性能、抗蠕變性、耐腐蝕性等特點，成為航空領域的理想選擇。高韌性鈦合金由于其優(yōu)異的韌性和良好的綜合力學性能，主要應用于航空發(fā)動機整體葉盤和機身結構件制備。線性摩擦焊(lfw)是一種高質(zhì)量的固相焊接技術，能有效避免熔焊中產(chǎn)生氣孔和夾雜等凝固缺陷，且不受焊接截面的約束，可以直接將預成型的半成品零件焊接成整體接頭。但接頭焊縫區(qū)等軸晶促進裂紋萌生和晶內(nèi)球狀彌散顆粒加速裂紋擴展，導致接頭部位發(fā)生低韌性解理斷裂，制約了線性摩擦焊技術的廣泛應用。常規(guī)網(wǎng)籃組織構型具備較優(yōu)的強韌性，但難以滿足更高強韌性力學性能要求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織，解決了現(xiàn)有技術中存在的接頭低韌性斷裂的問題。

2、本發(fā)明的另一目的是提供提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織的制備方法。

3、本發(fā)明所采用的技術方案是，提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織，組織中晶界為片層狀初生α相和晶內(nèi)為針狀次生α′相，初生α相和次生α′相均勻交錯分布在β相基體上。

4、本發(fā)明的特點在于，

5、片層狀初生α相的體積分數(shù)為10%?~?25%，針狀次生α′相體積分數(shù)為40%?~?60%，β相基體體積分數(shù)為25%?~?35%，以上體積分數(shù)總和為100%。

6、片層狀初生α相長度為6μm~18μm，長徑比為5:1~15:1。

7、針狀次生α′相長度在3μm~10μm，長徑比為10:1~20:1。

8、網(wǎng)籃組織相鄰晶粒的位相差小于10°占比為20%?~?30%，大于10°占比為70%?~80%，其中α相的大角度晶界中位向差在30°的占比為5%?~?15%，在60°的占比為45%?~?55%，在90°的占比為35%?~?45%。

9、本發(fā)明所采用的另一技術方案是，提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織的制備方法，具體按照以下步驟實施：

10、步驟1、對tc21鈦合金進行線性摩擦焊接，得到帶有原始焊接接頭的tc21鈦合金樣品；

11、步驟2、對步驟1中的鈦合金樣品進行預處理后，通過預設的加工參數(shù)對樣品進行電脈沖處理，使接頭焊縫區(qū)形成雙組態(tài)網(wǎng)籃組織。

12、本發(fā)明另一技術方案的特點還在于：

13、步驟2中預處理具體為：通過線切割技術將鈦合金線性摩擦焊樣品分割成尺寸為70×12×3mm3的試樣，通過磨床對試樣表面進行磨削處理，控制表面加工精度在0.01mm以內(nèi)。

14、步驟2中電脈沖處理具體為：將預處理后的試樣固定在電脈沖設備兩個銅電極之間，電脈沖處理參數(shù)范圍為：脈沖電壓50v～100v，脈沖頻率為200hz～350hz，脈沖時間為60s～130s，均方根電流密度為6×106a/m2～12×106a/m2。

15、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過構建晶界片狀初生α相與晶內(nèi)針狀次生α′相的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織構型，同步顯著提高接頭強韌性，為解決原始焊接接頭低韌性斷裂問題提供新思路。

技術特征：

1.提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織，其特征在于，所述組織中晶界為片層狀初生α相和晶內(nèi)為針狀次生α′相，初生α相和次生α′相均勻交錯分布在β相基體上。

2.根據(jù)權利要求1所述的提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織，其特征在于，所述片層狀初生α相的體積分數(shù)為10%?~?25%，針狀次生α′相體積分數(shù)為40%?~?60%，β相基體體積分數(shù)為25%?~?35%，以上體積分數(shù)總和為100%。

3.根據(jù)權利要求1所述的提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織，其特征在于，所述片層狀初生α相長度為6μm~18μm，長徑比為5:1~15:1。

4.根據(jù)權利要求1所述的提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織，其特征在于，所述針狀次生α′相長度在3μm~10μm，長徑比為10:1~20:1。

5.根據(jù)權利要求1所述的提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織，其特征在于，所述網(wǎng)籃組織相鄰晶粒的位相差小于10°占比為20%?~?30%，大于10°占比為70%?~?80%，其中α相的大角度晶界中位向差在30°的占比為5%?~?15%，在60°的占比為45%?~?55%，在90°的占比為35%?~?45%。

6.提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

7.根據(jù)權利要求6所述的提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織的制備方法，其特征在于，所述步驟2中預處理具體為：通過線切割技術將鈦合金線性摩擦焊樣品分割成尺寸為70×12×3mm3的試樣，通過磨床對試樣表面進行磨削處理，控制表面加工精度在0.01mm以內(nèi)。

8.根據(jù)權利要求6所述的提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織的制備方法，其特征在于，所述步驟2中電脈沖處理具體為：將預處理后的試樣固定在電脈沖設備兩個銅電極之間，電脈沖處理參數(shù)范圍為：脈沖電壓50v～100v，脈沖頻率為200hz～350hz，脈沖時間為60s～130s，均方根電流密度為6×106a/m2～12×106a/m2。

技術總結
本發(fā)明公開了提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織，組織中晶界為片層狀初生α相和晶內(nèi)為針狀次生α′相，初生α相和次生α′相均勻交錯分布在β相基體上。本發(fā)明還公開了提高鈦合金摩擦焊接頭強韌性的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織的制備方法。本發(fā)明通過構建晶界片狀初生α相與晶內(nèi)針狀次生α′相的雙組態(tài)網(wǎng)籃組織構型，同步顯著提高接頭強韌性，為解決原始焊接接頭低韌性斷裂問題提供新思路。

技術研發(fā)人員：趙鵬康,洪振宇,肖旭東,趙仁峰,郝方圓,李恒,王一龍,袁啟龍,張敏,李淑娟
受保護的技術使用者：西安理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15