船用新型TA3钛合金深熔TIG焊接头组织与力学性能研究

王彦龙; 曹旭武; 丁正祥; 闫德俊; 彭卫华

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2024.12.09

船舶先进焊接制造技术 | 浏览量 : 0 下载量: 5 CSCD: 0

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专辑

船用新型TA3钛合金深熔TIG焊接头组织与力学性能研究
Study on the Microstructure and Mechanical Properties of Deep Penetration TIG Welded Joints of New Marine TA3 Titanium Alloy
2024年54卷第12期页码：56-61
纸质出版日期： 2024-12-25 ，
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.12.09
稿件说明：

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王彦龙，曹旭武，丁正祥，等.船用新型TA3钛合金深熔TIG焊接头组织与力学性能研究［J］.电焊机，2024，54（12）：56-61.

WANG Yanlong, CAO Xuwu, DING Zhengxiang, et al.Study on the Microstructure and Mechanical Properties of Deep Penetration TIG Welded Joints of New Marine TA3 Titanium Alloy[J].Electric Welding Machine, 2024, 54(12): 56-61.
王彦龙，曹旭武，丁正祥，等.船用新型TA3钛合金深熔TIG焊接头组织与力学性能研究［J］.电焊机，2024，54（12）：56-61. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.12.09.

WANG Yanlong, CAO Xuwu, DING Zhengxiang, et al.Study on the Microstructure and Mechanical Properties of Deep Penetration TIG Welded Joints of New Marine TA3 Titanium Alloy[J].Electric Welding Machine, 2024, 54(12): 56-61. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.12.09.

摘要

为了解决船用新型TA3钛板对接缝的无坡口单面焊双面成形与自动化高速焊接问题，研制了具备激光焊缝跟踪与柔性压紧等功能集成的

自动深熔TIG焊接压力架装置，并采用高效自动深熔TIG焊接工艺对TA3钛板进行平对接，通过外观检查、渗透检测、X射线探伤、金相组织分析等方法对焊接接头的表面质量、宏观形貌、显微组织和力学性能进行表征。结果表明：焊缝表面与热影响区呈现银白色，焊缝表面无缺陷，焊缝成形良好，完全焊透，无咬边、裂纹和未熔合等缺陷。母材与热影响区均为等轴α相组织，熔合区与焊缝中心均为片状和针状α相组织，晶粒致密均匀，具有强化断裂韧性与阻碍裂纹衍生扩展的作用，接头抗拉强度超出母材抗拉强度的2.4%以上，接头的疲劳循环寿命大于10

次，力学性能良好；焊接速度突破了0.4 m/min以上，为船用新型TA3钛质结构的高效生产与质量保障提供了新型解决方案。

Abstract

In order to solve the problems of single-sided welding and double-sided forming without groove and automatic high-speed welding of the new TA3 titanium plate joints for ships

an automatic deep penetration TIG welding pressure frame device with integrated functions such as laser seam tracking and flexible clamping was developed. The TA3 titanium plate was flat-welded using a high-efficiency automatic deep penetration TIG welding process. The surface quality

macroscopic morphology

microstructure

and mechanical properties of the welded joints were characterized by appearance inspection

penetrant testing

X-ray flaw detection

and metallographic analysis. The results show that the weld surface and heat-affected zone are silver-white in color

with no defects on the weld surface

good weld formation

complete penetration

and no undercut

cracks

or lack of fusion defects. Both the base metal and the heat-affected zone have equiaxed α-phase structures

while the fusion zone and the center of the weld seam have lamellar and acicular α-phase structures

with dense and uniform grains

which have the effect of strengthening fracture toughness and hindering crack propagation. The tensile strength of the joint exceeds the tensile strength of the base metal by more than 2.4%

and the fatigue life of the joint is greater than 10

cycles

with good mechanical properties. The welding speed has broken through 0.4 m/min

providing a new solution for the efficient production and quality assurance of new TA3 titanium structures for ships.

关键词

船用新型TA3钛合金深熔TIG焊接头组织力学性能

Keywords

new TA3 Titanium alloy for shipsdeep TIG weldingjoint structuremechanical properties

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