[发明专利]利用不同的钛合金填料金属以得到增强的疲劳寿命的焊接钛结构

说明书

利用不同的钛合金填料金属以得到增强的疲劳寿命的焊接钛结构。提供的是一种用于焊接不同类型的钛的方法。所述方法利用也与被焊接的钛类型不同的填料金属。与通过焊接钛的常规方法而形成的焊接件相比，所述方法在不损失拉伸强度的情况下形成在室温和高温下具有改进的疲劳寿命的焊接件。

技术领域

本公开一般地涉及焊接钛，并且具体地涉及焊接钛的不同合金。

背景技术

包括航空航天、汽车、医疗和体育商品的许多行业利用钛和钛合金。这些和其它行业常常在制造期间将不同类型的钛合金焊接在一起。钛合金可基于其化学含量和晶体结构被分类为三种类型：α、β和α-β。α型钛合金主要具有六边形密堆积晶体结构。它们一般地展示高耐腐蚀性、低至中等强度、在低温和升高温度下的良好机械性能以及最小热处理性。它们可包括诸如铝、氧、氮或碳的合金元素作为α相稳定剂。α型钛合金的示例包括Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(Ti 6242)和Ti-8Al-1Mo-1V。β型钛合金主要具有体心立方晶体结构并且一般地具有高强度、高成形性和热处理性。这些合金可包括诸如钒、钼、铁、铌和铬的元素作为β相稳定剂。β型钛合金的示例包括Ti-10V2Fe3Al和Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si(β21S)。α-β型钛合金包括α型钛和β型钛两者的混合物。最常用的α-β型钛合金之一是Ti-6Al-4V。

当焊接不同类型的钛时，填料金属的选择已仅限于与被接合的合金中的一种类似的合金。美国焊接协会(AWS)焊接手册第五卷第九版指示填料金属应该与第6章第407-408页中的被接合的钛类型中的一种匹配。例如，应该使用α型钛填料金属或β型钛填料金属来将α型钛工件接合到β型钛工件。这确保焊接接头和具有较弱拉伸强度的钛类型一样强。

发明内容

根据本教导，提供了一种用于焊接不同类型的钛的方法。所述方法包括提供包括第一类型的钛的第一工件，其中，所述第一类型的钛是α型钛和β型钛中的一种。提供了包括第二类型的钛的第二工件，其中，所述第二类型的钛是α型钛和β型钛中的一种，并且其中，所述第二类型的钛与所述第一类型的钛不同。填料金属被选择，其中，所述填料金属包括α-β型钛并且所选择的填料金属被熔化以形成接合所述第一工件和所述第二工件的焊接件。

根据本教导，提供了一种接合两种不同类型的钛的焊接件。所述焊接件包括第一工件，所述第一工件包括第一焊接边缘，其中，所述第一工件包括第一类型的钛并且所述第一类型的钛是α型钛或β型钛；所述焊接件还包括第二工件，所述二工件包括第二焊接边缘，其中，所述第二工件包括第二类型的钛并且所述第二类型的钛是α型钛或β型钛，并且其中，所述第二类型的钛与所述第一类型的钛不同。焊接部分被设置在所述第一焊接边缘与所述第二焊接边缘之间，其中，所述焊接部分包括包括α-β型钛的填料金属。

根据本教导，提供了用于焊接不同类型的钛的另一方法。所述方法包括提供包括第一类型的钛的第一工件，其中，所述第一类型的钛是α型钛、β型钛和α-β型钛中的一种。提供了包括第二类型的钛的第二工件，其中，所述第二类型的钛是α型钛、β型钛和α-β型钛中的一种，并且其中，所述第二类型的钛与所述第一类型的钛不同。填料金属被选择，其中，所述填料金属是α型钛、β型钛和α-β型钛中的一种，并且其中，所述填料金属与所述第一类型的钛和所述第二类型的钛不同。所述填料金属然后被熔化以形成接合所述第一工件和所述第二工件的焊接件。

根据本教导，提供了接合两种不同类型的钛的另一焊接件。所述焊接件包括包括第一焊接边缘的第一工件，其中，所述第一工件包括第一类型的钛并且所述第一类型的钛是α型钛、β型钛和α-β型钛。所述焊接件还包括包括第二焊接边缘的第二工件，其中，所述第二工件包括第二类型的钛并且所述第二类型的钛是α型钛、β型钛和α-β型钛，并且其中，所述第二类型的钛与所述第一类型的钛不同。焊接部分被设置在所述第一焊接边缘与所述第二焊接边缘之间，其中，所述焊接部分包括填料金属，所述填料金属包括α型钛、β型钛和α-β型钛，并且其中，所述填料金属与所述第一类型的钛和所述第二类型的钛不同。