[实用新型]具有梯度纳米层的钛合金新型T形焊接接头

说明书

本实用新型涉及一种具有梯度纳米层的钛合金新型T形焊接接头，属于焊接领域。包括横向母材、焊缝、竖向母材、梯度纳米结构层，所述横向母材与竖向母材垂直布置并焊接固定，焊接处形成焊缝，所述焊缝的表面为梯度纳米结构层，所述梯度纳米结构层的最表层晶粒达到纳米晶级别，且晶粒的尺寸呈梯度变化。优点在于：构思新颖，结构简单。焊接接头组织得到改善，大幅度提高焊接接头表面硬度，强化焊接接头的力学性能。同时，梯度纳米化结构的存在会使疲劳裂纹源向试样内部转移，抑制疲劳裂纹萌生和扩展，提高了表面质量，延长疲劳寿命。实用性强。

技术领域

本实用新型涉及焊接领域，特别涉及一种具有梯度纳米层的钛合金新型T形焊接接头。

背景技术

钛及钛合金作为一种特殊的结构材料，具有密度低、比强度高、耐蚀性好等特点，被广泛运用于航天、海洋、化工等众多领域。其中，焊接作为重要的连接工艺，具有成本低、连接质量好等优点，越来越受到人们的重视。特别针对钛合金而言，多用于飞机等焊接结构。然而，由于钛合金具有活性强、导热性差、热量易集中等特点，影响了钛合金的焊接质量，进而影响结构整体的使用寿命。此外，焊接接头中焊缝区的应力集中、组织不均匀等也成为影响焊接接头质量和接头疲劳寿命的重要因素。如何优化焊接接头组织分布，提高焊接接头质量，延长焊接接头疲劳寿命成为人们关注的焦点。针对焊接接头焊缝区的应力集中、组织不均匀等问题，专家学者们主要从以下两个方面来寻求改善措施：（1）热处理；根据热处理在焊接的前后顺序可分为焊前热处理和焊后热处理。焊前热处理是为焊接做组织准备，焊后热处理主要是为了消除残余应力、改变组织结构，优化性能；（2）加入填充物。加入填充物是指在焊接过程中加入填充焊丝或夹层，通过改变焊缝区的成分，达到调整焊件性能的目的。

鉴于焊接接头作为焊接结构的薄弱环节，虽然上述方法在一定程度上能改善钛合金焊接接头组织，提高焊接接头质量，然而都存在一定的问题。焊后热处理可以在保证焊接接头强度的同时提高其塑性，但钛合金活性强、热导率和弹性模量较低，极易受到污染和变形，并且需要惰性气体或真空环境保护，成本较高，再加上热处理焊接件尺寸可能受制于热处理设备，综合作用限制了焊后热处理的使用。此外，焊丝种类的不同会对焊接接头性能产生不同程度的影响。然而，目前钛合金使用的焊丝主要是由工业运用的钛合金制成，对于在焊缝中成分与组织性能的关系和新焊丝的研制还缺少系统研究。而且焊丝的制备过程复杂、费用高、效率较低。因此，制造一种既能改善焊缝组织，又不影响接头成分且能延长使用寿命的焊接接头具有重要的现实意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有梯度纳米层的钛合金新型T形焊接接头，解决了现有技术存在的上述问题。本实用新型的焊接接头中焊缝区组织均匀，焊接接头接头整体力学性能增强。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

具有梯度纳米层的钛合金新型T形焊接接头，包括横向母材1、焊缝2、竖向母材3、梯度纳米结构层4，所述横向母材1与竖向母材3垂直布置并焊接固定，焊接处形成焊缝2，所述焊缝2的表面为梯度纳米结构层4，所述梯度纳米结构层4的最表层晶粒达到纳米晶级别，且晶粒的尺寸呈梯度变化。

本实用新型的有益效果在于：构思新颖，结构简单。焊接接头组织得到改善，大幅度提高焊接接头表面硬度，强化焊接接头的力学性能。同时，梯度纳米化结构的存在会使疲劳裂纹源向试样内部转移，抑制疲劳裂纹萌生和扩展，提高了表面质量，延长疲劳寿命。此外，改善了应力集中的状况，提高接头的疲劳性能，母材与焊接接头的过渡区实现了圆滑过渡，改善焊趾处尖锐的应力集中程度。具有广泛的应用前景，实用性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的焊缝截面的晶粒尺寸变化示意图。