热加工工艺

作者：唐俊翔, 张得扬, 胡琰莹, 龚灏纬, 陈星昊, 温冰冰, 汪俊,

关键词：TC4ELI, TIG焊接, 热输入, 力学性能, 断裂行为,

作为典型的损伤容限型钛合金，TC4ELI在深海潜水器耐压结构中应用广泛。以8 mm厚的TC4ELI钛合金板为研究对象，对低、中、高三种热输入条件下TC4ELI钛合金TIG焊接头组织演化、力学性能及裂纹萌生与扩展行为进行研究。结果表明，随着热输入的增加，焊缝中针状α'马氏体长宽比和含量均有所增大，片层α相厚度增加。焊缝内针状α'马氏体通过晶界强化和位错钉扎效应提高了焊缝强度和硬度，接头抗拉强度由低热输入的890.5 MPa提高至高热输入的936.2 MPa。高热输入下接头的加工硬化率在较宽的真应变区间内仍保持稳定上升，这归因于焊缝中的厚片层α相延长了位错滑移路径，从而使更多位错参与塑性变形过程。随着应变增加，应变集中区逐步向焊缝底部转移。由于焊缝宽度沿板厚呈上宽下窄特征，拉伸时底部变形能力较中部、上部的弱，导致底部易产生应变集中。断裂表面主要由韧窝和条带状撕裂棱构成，表明焊缝呈韧性断裂特征。进一步分析发现，当片层α相相对较薄时，裂纹更易穿透片层α相内部而扩展；而当片层α相较厚时，裂纹更倾向于沿片层α相界面扩展，从而提高裂纹扩展阻力，这是接头伸长率提高的重要原因。本研究结果为深入理解TC4ELI钛合金TIG焊接头的组织演化与断裂失效行为提供了依据。

来源：2026年第9期

《热加工工艺》期刊编辑部

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