TC4钛合金EBW和TIG焊接头断裂韧性对比分析王东坡1，张子璇1，高文斌2，邓彩艳1，梁行1，王婷3(1.天津大学,天津,300072；2.江苏科技大学,镇江,212100；3.沈阳中钛装备制造有限公司,沈阳,110206)摘要：采用电子束焊和氩弧焊方法制备的TC4钛合金接头，在4种温度条件下，测试了其焊缝、热影响区及母材的断裂韧性，并结合断口形貌、硬度分布及微观组织对比分析了断裂韧性测试结果.结果表明，TC4钛合金TIG焊接头焊缝及热影响区的断裂韧性优于钛合金母材，CTOD值随温度下降而降低；相较之下，EBW焊接头焊缝断裂韧性值较母材更低，热影响区断裂韧性与母材较接近，温度变化对其CTOD值无显著影响.钛合金TIG焊接头焊缝区域具有较低硬度值，其网篮状α相和较低比例的马氏体分布是其断裂韧性较高的根本原因；而钛合金EBW焊接头焊缝中针状马氏体的分布导致其局部硬度较高，并降低了断裂韧性.创新点：(1)对比了高屈强比TC4钛合金EBW焊和TIG焊接头断裂韧性CTOD特征值.(2)阐明了TC4钛合金EBW焊和TIG焊接头断裂韧性差异的内在机理.关键词：TC4钛合金；断裂韧性；电子束焊；钨极氩弧焊中图分类号：TG407文献标识码：Adoi：10.12073/j.hjxb.202209210020序言钛合金密度低、比强度高，具有良好的耐蚀性和优良的生物相容性[1-2]，在航空飞行器、万米潜深器以及能源装备等领域得到了广泛的应用[1,3].为有效地满足结构部件的轻量化及服役安全需求，相关学者探究了TC4钛合金电子束焊(EBW)[4]、钨极氩弧焊(TIG)[5]及线性摩擦焊[6]等工艺，开展了微观组织分析，并测试了相关力学性能及疲劳性能[7-11].Cheng等人[8]针对一种新型近α钛合金EBW接头开展了焊后热处理研究，发现退火态接头的多处颈缩和高应变速率敏感指数导致其拉伸性能显著降低；Long等人[9]发现对于高强Ti-55531合金激光焊接头，焊后热处理使焊缝分布着更多细脆的α'相，进而显著提升了抗拉强度；杨武林和许良等人[10-11]针对TC4钛合金接头疲劳性能开展了研究，发现TC4钛合金薄板激光焊接头疲劳强度在低应力水平时高于母材，在高应力水平时，其疲劳强度低于母材；同时，斜焊缝TC4激光焊接头疲劳强度显著高于直焊缝接头；对于TC4钛合金EBW焊接头，Fu等人[12]开展了微观组织及疲劳性能研究，结果表明振荡电子束焊接头的疲劳性能优于普通电子束焊接头，在高应力水平时疲劳强度可与TC4母材疲劳强度接近；对于高速列车用钛合金焊接构架，习文顺等人[3]基于线性累积损伤评估认为，在相同级别载荷作用下TIG焊TC4钛合金构...
