TA15鈦合金多層結構LBW-SPF-DB工藝.pdf

1、近αTA15鈦合金，具有中等的室溫和高溫強度，良好的熱穩(wěn)定性和焊接性能，較好的工藝塑性。與廣泛使用的TC4合金比較，當工作溫度提高到450～500℃時，其強度可高出100-150MPa，因此TA15鈦合金成為我國新型殲擊機的關鍵結構用材。激光焊接高能量密度、高效率、高精度、適應性強、高焊接質量、很小的熱影響區(qū)和變形區(qū)等優(yōu)點，可有效提高多層結構制造的質量和效率。多層板結構具有承力層穩(wěn)定性高、結構彎曲剛度大、外形和表面質量高、結構重量較小、

2、良好的能量吸收和疲勞性能等優(yōu)點，已被廣泛用來制造航空航天用鈦合金、鋁合金等構件。
　　本文以TA15鈦合金多層結構的研制為背景，對新型的激光焊接/超塑成形/擴散連接(LBW/SPF/DB)工藝進行研究。文中分別研究了TA15鈦合金多層結構超塑成形有限元模擬，TA15鈦合金激光穿透焊接工藝、TA15鈦合金高溫拉伸性能，從而實現(xiàn)兩層結構的LBW/SPF和四層結構的LBW/SPF/DB。
　　首先采用MSC.MARC2005對十字

3、單元、四層結構芯板和面板的超塑成形過程進行模擬，獲得了構件各區(qū)域的厚度分布和成形過程中的危險區(qū)域及壓力加載曲線。通過TA15鈦合金CO2激光穿透焊接工藝試驗研究，對焊前清理、焊接過程中的氣體保護、離焦量、激光功率、焊接速度等工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，確定了最佳的焊接工藝參數(shù)。
　　對TA15鈦合金板材進行了高溫拉伸試驗，其在整個試驗溫度區(qū)間均表現(xiàn)出良好的超塑性，880℃下的延伸率最大為840％，930℃為多層結構合適的超塑成形溫度。進行