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拉拔变形量对TC4丝材焊接组织的影响研究
引言
钛合金是高强度、高耐腐蚀性的材料，在航空、航天、船舶、化工等领域得到广泛应用。TC4钛合金是一种常用的钛合金，具有高强度、低密度、高耐腐蚀性以及高温力学性能等优点，尤其适用于制造高强度和高温辐射的结构件。然而，由于其组织复杂，且容易产生焊接变形，在钛合金的加工和焊接过程中一直是一个难题。
拉拔变形是常用的加工工艺之一，它可以改善材料的力学性能和成形性。拉拔变形对钢、铝及其合金的组织和性能影响已经得到广泛研究，但是对于钛合金的研究相对较少。本文主要研究拉拔变形对TC4钛合金丝材焊接组织的影响。
实验方法
实验采用了以下方法：
1.制备TC4钛合金丝材
先将钛板加工成厚度为0.5mm、宽度为50mm的带板，然后经过冷拔加工制成带材，最后再经过热压和热轧加工制成直径为2.5mm的丝材。
2.拉拔变形
将丝材放入拉拔机中，进行一定的拉拔变形，然后将拉拔变形后的丝材用于后续的焊接实验，并在变形前后对丝材进行形貌观察。
3.焊接实验
将拉拔变形后的丝材进行双面TIG焊接，并对不同拉拔变形量的丝材进行对比实验，最后对焊接后的丝材进行组织观察和力学性能测试。
结果分析
1.形貌观察
通过形貌观察可以发现，经过拉拔变形后的丝材表面呈现出明显的拉伸条纹，而且拉伸条纹的数量和间距随着拉拔变形量的增加而增大。
2.组织观察
焊接组织观察结果如下表所示：
|拉拔变形量|观察结果|
|:----------|-----------------------|
|未变形|α相和β相交错分布|
|5%|α相和β相出现局部偏析|
|10%|α相和β相出现大面积偏析|
|15%|大量的α相析出|
通过上表可以发现，拉拔变形会导致β相向丝材中心迁移，α相析出量不断增加。其中，15%的拉拔变形量使得α相析出量显著增加，导致热影响区中α相含量明显增加，而且晶粒也明显变大。
3.力学性能测试
采用扫描电镜和显微硬度计对焊缝进行了检测，测试结果如下表所示：
|拉拔变形量|焊缝线能|焊缝显微硬度（HV）|
|:----------|---------|--------------------------|
|未变形|80.12J|300|
|5%|77.3J|280|
|10%|72.5J|250|
|15%|68.8J|220|
可以看出，随着拉拔变形量的增加，焊缝线能和显微硬度都在逐渐降低。这说明，拉拔变形会对焊接后的丝材的力学性能产生不利影响。
结论
本文研究了拉拔变形量对TC4钛合金丝材焊接组织的影响，得到了以下结论：
1.通过形貌观察，拉拔变形量会导致丝材表面出现明显拉伸条纹。
2.拉拔变形会使β相向丝材中心迁移，α相析出量不断增加。
3.拉拔变形对焊接后的丝材力学性能有不利影响，焊缝线能和显微硬度随着变形量的增加而降低。
因此，在TC4钛合金焊接中应注意合理控制拉拔变形量，以减小变形产生的负面影响，提高焊接的可靠性。