[发明专利]实现钛合金焊接接头整体均匀超塑性成型的搅拌摩擦焊接工艺与超塑性成型工艺

权利要求书

1.一种实现钛合金焊接接头整体均匀超塑性成型的搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于：该搅拌摩擦焊接工艺通过采用合适的垫板，并在较低热输入条件下对钛合金板进行搅拌摩擦焊接，在接头焊核区获得混合组织结构；所述混合组织结构由初始等轴α相和二次片层α相组织组成，其中等轴初始α相所占体积分数为20-50％；

所述搅拌摩擦焊接过程中，钛合金板厚度为0.5-3mm，所用焊接工具采用W-Re合金，Re的含量为5-30wt％，工具轴肩直径为10-12毫米，搅拌针采用截锥体形，截锥体面与体中心线的角度为15-30°，搅拌针根部直径为4-6mm；采用焊接工具旋转速度为250-500转/分钟，焊接速度为50-150毫米/分钟；

所述垫板置于钛合金母材下方，垫板采用WC-Co硬质合金；或者垫板采用镍基高温合金材料同时用循环流动水冷却垫板。

2.根据权利要求1所述的实现钛合金焊接接头整体均匀超塑性成型的搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于：所述钛合金板为Ti-6Al-4V两相钛合金或其它类钛合金。

3.根据权利要求1所述的实现钛合金焊接接头整体均匀超塑性成型的搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于：所述搅拌摩擦焊接过程中，采用氩气保护并冷却钛合金板。

4.根据权利要求1所述的实现钛合金焊接接头整体均匀超塑性成型的搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于：所述焊核区的混合组织结构中，等轴初始α晶粒尺寸为0.2-1μm；二次片层α相的片层厚度为50～200nm，片层长径比为(5～10):1。

5.一种对权利要求1-4任一所述的搅拌摩擦焊接工艺获得的焊接接头进行的超塑性成型工艺，其特征在于：对搅拌摩擦焊接接头的焊核、母材局部和整个焊接接头进行超塑性拉伸变形时，表现出均匀变形的特征；且对整个搅拌摩擦焊接接头进行超塑性成型时，能够实现钛合金工件的整体均匀超塑性成型加工；所述超塑性拉伸变形在真空、惰性气体或者空气中进行，变形温度为850～950℃，应变速率为1×10^-4～1×10^-3s^-1，流变应力为5-30MPa；所述超塑性成型在惰性气体中进行，变形温度为850～950℃，气流应力为2-30MPa。

6.根据权利要求5所述的超塑性成型工艺，其特征在于：所述焊接接头进行超塑性成型后，成型后组织均匀，力学性能高。