[发明专利]一种细化钛板焊缝表层晶粒的方法

说明书

本发明公开了一种细化钛板焊缝表层晶粒的方法，对焊接及热处理后的钛板试样进行喷砂处理，使喷砂后焊接各区域显微组织均得到了一定程度地细化，喷砂后焊接各区域晶粒尺寸可接近母材晶粒尺寸大小；本发明解决钛板焊接后于焊缝处存在的未能通过热处理充分消除的表层晶粒过大的问题。

技术领域

本发明属于金属冶金技术领域，涉及一种细化钛板焊缝表层晶粒的方法。

背景技术

钛及钛合金因具有低的密度、高的比强度、良好的耐高温性能、较好的韧性、优良的抗疲劳和抗蠕变性能而在航空航天、生物医疗、化工、核能及发电等领域得到广泛的应用，特别是钛及钛合金因能满足航空航天领域中有关减小质量、延长寿命等的设计和使用要求而被誉为航空航天工业的脊柱之一，因此钛及钛合金具有较大的发展潜力及广阔的应用前景。

工业纯钛作为工业中应用最广泛的合金，具有优异的耐腐蚀性能。采用工业纯钛所制造的设备的使用寿命较长，维护成本较低，因而具有极高的经济效益。钛及钛合金的焊接方法主要包括氩弧焊、电子束焊、搅拌摩擦焊和激光焊等。焊接过程中热输入大，接头组织粗大为各个焊接方式普遍存在现象，严重影响接头力学及使用性能，焊后热处理虽能消除部分焊接接头组织不均匀现象，但经热处理后焊缝区组织晶粒与基材组织差异较大，仅通过热处理无法完全消除表层晶粒过大的问题。

上述状况使钛板焊接后易发生晶粒粗化造成强度不足，一般可以跨焊道之拉伸实验，发现焊道强度低于母材，故拉伸断裂于焊道处。

发明内容

针对现有技术的不足，为解决钛板焊接后于焊缝处存在的未能通过热处理充分消除的表层晶粒过大的问题，本发明提供一种细化钛板焊缝表层晶粒的方法。

本发明一种细化钛板焊缝表层晶粒的方法，对焊接及热处理后的钛板试样进行喷砂处理，使喷砂后焊接各区域显微组织均得到了一定程度地细化，喷砂后焊接各区域晶粒尺寸可接近母材晶粒尺寸大小。

在上述技术方案的基础上，上述喷砂所用设备可为BA600D标准型密闭式喷砂机，或其他商用表面喷砂设备。

上述钛板为TA1(GR1),TA2(GR2),TA3(GR3)、TA18(GR9)、TC4(GR5)或TA10(GR12)。

上述试样距离喷嘴的工作距离为40-70mm，优选为55mm。

上述喷砂晶粒细化有效厚度范围为100-500μm；上述晶粒细化程度约可提升2-3级，力学性能改善提升范围为10-30％。

本发明喷砂细化晶粒的机理为：喷砂为纯钛试样表层提供了高应变条件，使表层产生大量位错。位错密度随变形增加而不断增加，高密度位错逐渐形成位错墙，即亚晶界；随应变量继续增大，源源不断地生成新的位错构成的亚晶界，同时先形成的亚晶界演变为晶界，从而使晶粒得到细化。晶粒细化可提升焊件力学性能，如可应用于电解铜箔阴极辊用钛套环，通过晶粒细化可提升其生产之铜箔晶粒度。

本发明通过对焊接及热处理后的钛板试样再进行了喷砂处理，喷砂后焊接各区域显微组织均得到了一定程度地细化，从而进一步减少了焊缝区组织和基材组织的差异性。

附图说明：

图1为纯钛TA1板母材金相100x(20μm)；

图2为纯钛TA1板焊接+650℃/2h退火后焊缝区显微组织金相100x(58μm)；

图3为纯钛TA1板焊接+650℃/2h退火+喷砂55mm后焊缝区显微组织金相100x(15μm)；

图4为纯钛TA1板焊接+650℃/2h退火+喷砂65mm后焊缝区显微组织金相100x(22μm)；

图5为焊件拉伸断裂位置(左边为比较例a，中间为实施例b，右边为实施例c)。

具体实施方式：