精密成形工程

作者：李景轩, 毛育青, 徐良, 徐睦忠, 郑华, 闫显威, 芦丽莉, 贝尔德妮科娃·欧乐娜

单位：1.南昌航空大学 轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室,南昌 330063;<br>2.浙江巴顿焊接技术研究院,杭州 311200;<br>3.中国核动力研究设计院,成都 610041

关键词：钛合金,不锈钢,双道激光焊接,钒中间层,金属间化合物

基金：国家重点研发计划（2023YFE0201400）; 江西省杰出青年基金（20224ACB214012）; 江西省自然科学基金重点项目（20252BAC250045）

目的 解决钛合金与不锈钢焊接时形成Ti-Fe等脆性金属间化合物（Intermetallic Compounds,IMCs）的问题。方法 采用纯钒作为中间层材料,对5 mm厚TA17钛合金与321不锈钢异种材料进行双道激光焊接,焊后利用金相显微镜、扫描电镜、万能试验机等对接头组织形貌和力学性能进行分析,揭示界面连接机理。结果 当激光功率为4.1 kW（钛侧）和3.6 kW（不锈钢侧）、焊接速度为20 mm/s、激光束向母材偏移0.5 mm时,未熔钒层可以有效阻隔Ti、Fe 2种元素,并与两侧熔合区形成良好的冶金结合。由于V元素的扩散作用,熔合区与钒层界面之间形成了宽度约30 &#x003bc;m的扩散层,WZ1扩散层组织以(&#x003b2;Ti, V)固溶体为主,WZ2扩散层内部主要是&#x003b3;-Fe和(Fe, V)铁基固溶体。钒层因受到2次焊接热循环作用,内部组织发生软化,平均硬度约为85.9HV,显著低于熔合区及母材硬度;此外,钒层内部析出的碳化钒（VC）颗粒成为裂纹源,共同导致接头在钒层内部断裂,抗拉强度最高为330.6 MPa。结论 以钒为中间层的钛/钢双道激光焊,通过抑制Ti-Fe脆性金属间化合物的生成,可显著改善钛/钢异种材料的焊接质量,为厚板钛-钢复合结构的工程应用提供了工艺优化方向及理论依据。

来源：2026年第2期

《精密成形工程》期刊编辑部

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