ＦＯＲＭＩＮＧ ＭｌＣＲｏＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＡＮＤ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ ＴＥＳＴ 成形组织结构与性能测试 较长，增强了机械搅拌作用而发生动态再结晶，其动态 再结晶对晶粒细化的影响程度会大于热作用对晶粒长 大的影响。同时，由于焊接板厚较薄，焊后焊缝区温度 急剧降低，促使１３相迅速转变为 相，从而形成片层 状＆＋１３组织结构。高转速条件下，在较高的焊接温度 与快速冷的共同作用下，二者综合作用导致 ＋１３片层 宽度大大减小。 ２。４接头力学性能 图５为焊接接头的力学性能测试结果，由图可见， 各工艺参数条件下接头强度没有显著差别，均超过 ＩＯ００ＭＰａ，略低于母材强度的１０６０ＭＰａ，ＦＳＷ接头强度 几乎与母材相当，在ｌＯＯｒ／ｍｉｎ条件下，接头最大延伸率 约９．８％，与母材１８％的延伸率相比，达到母材的５４％。 通过接头力学性能测试结果可看出，采用ＦＳＷ焊 应变／％ 图５焊接接头应力一应变曲线 Ｆｉｇ．５ Ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒａｉｎ－ｓｔｒｅｓｓ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｊｏｉｎｔｓ ａｔ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 后接头强度与母材相当，且接头具有较好的塑性变形能 力。结合前述的微观组织测试结果分析可知，在低转速 ｌＯ０ｒ／ｍｉｎ条件下，接头内主要是等轴超细晶组织，这有 利于获得较高的综合力学性能。高转速４００ｒ／ａｒｉｎ条件 下，接头得到的全Ｂ片层状组织，因其初始 相晶粒 较大，使接头塑性略有降低，但晶粒内形成的片层状组 织宽度较窄，使接头强度没有明显降低，在接头内同时 具有 等轴晶和Ｂ片层组织时，导致接头强度和塑性 均有减弱。 基于以上分析，可推断采用搅拌摩擦焊焊接钛合金 能通过调节工艺参数得到超细晶、超细晶＋片层状或完 全片层状３种微观组织形式的接头。针对各组织形式 对接头力学性能的影响，可优化得到接头在具有较高强 度的同时，尽可能提高接头的塑性变形能力，从而克服 了传统熔焊接头塑性变形能力差的问题。 ３结论 （１）ＴＣ４钛合金在搅拌摩擦焊接过程中通过调整工 艺参数，可得到不同组织状态的接头，从而达到影响接 头性能的目的。 （２）转速是影响ＴＣ４钛合金接头组织最重要的因 素，随着转速从１００ｒ／ｒａｉｎ增加到４００ｒ／ｍｉｎ，热输入量逐 渐增大，接头内微观组织由完全的 相超细晶组织转 变为完全的仪＋Ｂ片层状组织结构；通过控制热输入量 （转速和焊速），可以得到仅相超细晶和 ＋Ｂ片层状 组织的混合组织状态。 （３）通过优化工艺参数，ＴＣ４钛合金接头抗拉强度 均超过了１０００ＭＰａ；在转速为１００ｒ／ｍｉｎ时，接头延伸率 可达９．８％，在保证接头具有足够强度的同时接头具有 较高的塑性变形能力。 参考文献 ［１］Ｔｈｏｍａｓ Ｗ Ｍ，Ｎｉｃｈｏｌａｓ Ｅ Ｄ，Ｎｅｅｄｈａｍ Ｍ Ｇ，ｅｔ ａ１．Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｗｅｌｄｉｎｇ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．９１２５９７８．８，Ｄｅｃ．１９９１． ［２］董春林，栾国红，关桥．搅拌摩擦焊在航空航天工业的应用 发展现状与前景，焊接，２００８（１ ｌ１：２５—３２． ［３］Ｔｈｏｍａｓ Ｗ Ｍ，Ｎｉｃｈｏｌａｓ Ｅ Ｄ．Ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｓｔｉｒｅｓ．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｄｅｓｉｇｎ．１９９７．１８（４－６）：２６９－２７３． 【４］Ｂｅｎａｖｉｄｅｓ Ｓ，Ｌｉ Ｙ，Ｍｕｒｒ Ｌ Ｅ，ｅｔ ａ１．Ｌｏｗ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ—ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ２０２４ ａｌｕｍｉｎｕｍ．Ｓｃｒｉｐｔａ Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ，１９９９，４１（８）：８０９－８１５． ［５］Ｒｈｏｄｅｓ Ｃ Ｇ，Ｍａｈｏｎｅｙ Ｍ Ｗ，Ｂｉｎｇｅｌ Ｗ Ｈ，ｃｔ ａ１．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｎｃｔｕｒｅ ｏｆ ７０７５ ａｌｕｍｉｎｕｍ．Ｓｃｒｉｐｔａ Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ， １９９７，３６（１）：６９－７５． ［６］Ｊａｔａ Ｋ Ｖ，Ｓｅｍｉａｔｉｎ Ｓ Ｌ．Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙｓ．Ｓｃｒｉｐｔａ Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ，２０００，４３ｆ８）：７４３－７４９． ［７］Ｅｄｗａｒｄｓ Ｐ Ｄ，Ｒａｍｕｌｕ Ｍ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｓ ｏｆ ｖａｒｉｅｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏ１．Ｗｅｌｄ．Ｊｏｉｎ，２００９，１４（５）：４７６—４８３． ［８】Ｓａｎｄｅｒｓ Ｄ Ｇ，Ｒａｍｕｌｕ Ｍ，Ｅｄｗａｒｄｓ Ｐ Ｄ．Ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃ ｆｏｒｍｉｎｇ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｓ ｉｎ Ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ６Ａ１－４Ｖ：ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｍａｔｅｒｉａｌｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔ ｕｎｄ Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｔｅｃｈｎｉｋ，２００８，３９（４—５）：３５３—３５７． ［９］Ｅｄｗａｒｄｓ Ｐ，Ｒａｍｕｌｕ Ｍ，Ｓａｎｄｅｒｓ Ｄ．Ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｔｉｔａｎｉｕｍ（Ｔｉ－６ＡＩ－４Ｖ）Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗｅｌｄｓ Ｍａｄｅ ｕｎｄｅｒ ａ Ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１０（４３３）： １６９－１７６． ［１０］Ｅｄｗａｒｄｓ Ｐ Ｄ，Ｒａｍｕｌｕ Ｍ．Ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｌｏｗ ｄｕｒｉｎｇ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ Ｔｉ－６Ａ１—４Ｖ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． ２０１５（２１８１：１０７—１１５． ［１ １］Ｐｉｌｃｈａｋ Ａ Ｌ，Ｊｕｈａｓ Ｍ Ｃ，Ｗｉｌｌｉａｍｓ Ｊ Ｃ．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｎｇｅｓ ｄｕｅ ｔｏ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ－ｃａｓｔ Ｔｉ－６Ａ１—４Ｖ．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ａ，２００７，３８Ａ（２）：４０１－４０８． ［１２］Ｗａｎｇ Ｊ，Ｓｕ Ｊ，Ｍｉｓｈｒａ Ｒ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｔｏｏｌ ｗｅａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆＴｉ一６ＡＩ ４Ｖ ａｌｌｏｙ．ｗｅ ．２０１４（３２１）：２５—３２． ［１３］王文，李瑶，王庆娟，等．ＴＣ４钛合金搅拌摩擦焊接接头组 织转变特征．稀有金属材料与工程，２０１４，４３ｆ５）：１ １４３—１ １４８． （责编古京） ２０１５年第１７期・航空制造技术１０３
