机械工程学报

作者：张政, 丁来法, 张宇鹏, 秦彬皓, 王海燕

单位：1. 广东省科学院中乌焊接研究所 广州 510650;2. 沈阳工业大学材料科学与工程学院 沈阳 110870;3. 广东省材料连接与先进制造重点实验室 广州 510650

关键词：钛合金,电子束焊接,热处理,时效温度；

基金：国家自然科学基金(52305342)、广东省科学院发展专项资金(2022GDASZH-2022010108, 2023GDASQNRC-0305)和国家重点研发计划(2020YFE0205300)资助项目

本研究采用真空电子束焊接技术制备了Ti-35421钛合金焊接接头，并系统研究了其显微组织特征与力学性能演变规律。通过焊接接头组织分析、显微硬度测试、拉伸测试及断口分析等表征手段，揭示了焊接接头的微观组织演变及其对力学性能的影响机制。微观组织分析表明，接头焊缝区域呈现典型的粗大柱状β晶粒组织特征，而母材区域则由长条状初生α相和层状次生α相均匀分布于β基体构成。力学性能测试结果显示，由于焊接过程中晶内位错密度显著降低以及β基体硬度下降，导致焊接接头的拉伸性能较母材出现严重恶化。为改善焊接接头的力学性能，对焊接接头进行了300～600 ℃温度区间的时效处理。时效过程中，β基体内析出了细小弥散的α相，这些弥散分布的析出相对β基体产生了显著的强化作用。显微硬度测试结果表明，经过时效处理后，焊缝区域和热影响区的硬度均得到显著提升。拉伸性能测试进一步证实，时效处理有效改善了接头的力学性能，其中在550～600 ℃时效温度区间，接头获得了最佳的强韧性匹配。这一研究结果为优化Ti-35421钛合金电子束焊接接头的力学性能提供了重要的理论依据和工艺指导。

来源：2025年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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