1、本課題是北京航空航天研究一所的TA15鈦合金疲勞性能測試課題的延續(xù)，北京航空航天一所曾經(jīng)委托北京工業(yè)大學高校強度檢測所進行TA15鈦合金母材及其電子束焊接接頭高周疲勞性能測試試驗，測試結(jié)果表明同種材料的TA15鈦合金母材的高周疲勞極限明顯高于電子束焊接接頭。本課題就是在此基礎(chǔ)上針對國防工業(yè)常用的TA15鈦合金經(jīng)電子束焊接加工造成的疲勞性能變化的進行了深入研究，從其母材和電子束焊接接頭高周疲勞性能的差異出發(fā)，通過界面破壞拉伸試驗、彈性常數(shù)

2、分布測量試驗和金相結(jié)構(gòu)定量分析試驗對TA15鈦合金電子束焊接接頭的宏觀力學性能和微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系進行研究。為研究TA15電子束焊接工藝，提高鈦合金電子束焊性能提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。 本文重點研究了以下三個方面：①通過高周疲勞測試試驗和界面破壞試驗研究TA15鈦合金焊接接頭的母材和焊縫的力學性能的差異。②通過超聲法測量焊接接頭上母材區(qū)域到焊縫區(qū)域彈性常數(shù)的變化規(guī)律，通過電測法對彈性模量的測試結(jié)果進行驗證，并量化近焊縫彈性模量異常區(qū)域的寬度

3、。③通過定量金相試驗建立宏觀與微觀的基礎(chǔ)對應(yīng)關(guān)系，進而量化近焊縫區(qū)域微觀金相結(jié)構(gòu)異常區(qū)域的寬度。為研究鈦合金電子束焊接工藝提供基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)。 本課題取得的主要研究成果為： ①TA15鈦合金母材的高周疲勞極限明顯高于電子束焊接接頭，兩者相差66.7MPa，焊接接頭的疲勞極限比母材降低了13.7％。 ②界面破壞試驗的結(jié)果表明電子束焊接加工導致焊接接頭區(qū)域的力學性能發(fā)生變化，母材的性能明顯優(yōu)于焊縫，熱影響區(qū)作為界面處于

4、兩區(qū)域之間。 ③研究了TA15鈦合金電子束焊接接頭的彈性常數(shù)的分布規(guī)律，結(jié)果表明母材區(qū)域和焊縫的彈性模量明顯差異。母材和焊縫之間存在一個過渡區(qū)域，將該區(qū)域定義為“彈性模量異常區(qū)域”，測量該區(qū)域的平均寬度為4.16mm。在95％的可靠度下，估計區(qū)間為3.86mm～4.51mm。 ④顯微硬度測試試驗，晶粒尺寸定量測試和體積分數(shù)測試試驗均表明母材區(qū)域與焊縫區(qū)域之間存在一定寬度的過渡區(qū)域，參照等軸(球狀)α相體積分數(shù)的變化，定義

5、該區(qū)域為“等軸α相(球狀)含量異常區(qū)”，測量該區(qū)域的寬度為1.5mm。 ⑤高周疲勞試驗試件斷裂位置統(tǒng)計試驗的結(jié)果表明，斷在焊縫以外的3個試件中，有兩個試件的斷裂位置在“彈性模量異常區(qū)域”的邊界范圍內(nèi)，斷點位置(4.52mm)與“彈性模量異常區(qū)域”在95％可靠度下的母體均值估計區(qū)間上限基本重合。在大概率條件下，推測電子束焊接加工造成的近焊縫異常區(qū)域(彈性模量異常區(qū)域)對電子束焊接接頭試件疲勞性能有極其重要的影響。該推測的準確性和可