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本文研究了不同TIG焊接工艺参数及焊后氢处理对TA15合金焊接接头组织和性能的影响;并初步建立了TA15合金TIG焊接接头组织转变模型及熔合区气孔形成机制。利用金相显微镜、透射电子显微(TEM)镜观察了焊缝的组织形貌。利用扫描电镜(SEM)观察了拉伸断口形貌。在CMT5305型电子万能力学试验机和HV-5型维氏硬度计上进行力学性能测试。研究结果表明,减小焊接电流或者加快焊接速度将引起熔池面积变小,焊接接头处出现气孔、减薄,熔合区出现冷裂纹。增大焊接电流使焊缝区组织粗大,晶粒内部针状马氏体增多,接头硬度、强度和塑性都有所提高。开坡口使接头熔池面积变小,熔宽减小。焊缝铸造组织和热影响区晶粒有所细化,晶界明显,α′相增多。两次重熔组织粗大,焊缝区β晶粒内α相网篮状排列,强度和塑性略有提高,但随着重熔次数的增加,组织更加粗大,强度和塑性都呈下降趋势。装配间隙会引起严重地焊接变形与减薄,开坡口对消除缺陷有一定的作用。拉伸断口有明显的撕裂棱和平台区域,断裂方式是沿晶断裂,有较浅的、不均匀的韧窝区域。TA15合金TIG焊缝以联生结晶形成的β柱状晶为主,垂直于熔合线竖直向焊缝表面以平面晶方式生长。焊缝精细结构主要是板条α′钛马氏体。气孔特征研究表明,钛合金TIG焊产生形状规则,尺寸小、孔壁光滑的冶金特征气孔,乃气体依附“气孔核”聚集长大所致,与表面污染有关。经过700℃/3h渗氢处理,TA15合金中形成平行排列的条状δ氢化物,对组织形貌产生了模糊作用,焊缝区大晶粒的内部产生了大量的针状马氏体α"相,具有一定的方向性。共析处理使亚稳β(H)和α"相逐渐分解为α和δ氢化物。真空除氢过程中δ氢化物分解、H2逸出,钛合金发生再结晶。氢处理使焊接件组织很大程度地细化,由平面柱状晶向等轴晶转变,晶内非平衡相减少,力学性能有较大提高。经过700℃/3h渗氢+300℃/8h共析+750℃/8h真空去氢的焊接件强度提高25.7%,塑性提高37.6%。氢处理焊接件拉伸断口宏观上比较平坦,平台区域很难观察到析出的针状α相,仍属于沿晶断裂。