[發明專利]利用不同的鈦合金填料金屬以得到增強的疲勞壽命的焊接鈦結構

有效

• 申請號: 201910256730.0
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN110340564B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: C·J·帕里什;R·D·布里格斯;G·W·科爾曼;F·W·布爾特豪普特
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B23K33/00
• 分類號: B23K33/00;B23K35/32;B23K103/14
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黃綸偉;李輝

利用不同的鈦合金填料金屬以得到增強的疲勞壽命的焊接鈦結構。提供的是一種用于焊接不同類型的鈦的方法。所述方法利用也與被焊接的鈦類型不同的填料金屬。與通過焊接鈦的常規方法而形成的焊接件相比，所述方法在不損失拉伸強度的情況下形成在室溫和高溫下具有改進的疲勞壽命的焊接件。

技術領域

本公開一般地涉及焊接鈦，并且具體地涉及焊接鈦的不同合金。

背景技術

包括航空航天、汽車、醫療和體育商品的許多行業利用鈦和鈦合金。這些和其它行業常常在制造期間將不同類型的鈦合金焊接在一起。鈦合金可基于其化學含量和晶體結構被分類為三種類型：α、β和α-β。α型鈦合金主要具有六邊形密堆積晶體結構。它們一般地展示高耐腐蝕性、低至中等強度、在低溫和升高溫度下的良好機械性能以及最小熱處理性。它們可包括諸如鋁、氧、氮或碳的合金元素作為α相穩定劑。α型鈦合金的示例包括Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(Ti 6242)和Ti-8Al-1Mo-1V。β型鈦合金主要具有體心立方晶體結構并且一般地具有高強度、高成形性和熱處理性。這些合金可包括諸如釩、鉬、鐵、鈮和鉻的元素作為β相穩定劑。β型鈦合金的示例包括Ti-10V2Fe3Al和Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si(β21S)。α-β型鈦合金包括α型鈦和β型鈦兩者的混合物。最常用的α-β型鈦合金之一是Ti-6Al-4V。

當焊接不同類型的鈦時，填料金屬的選擇已僅限于與被接合的合金中的一種類似的合金。美國焊接協會(AWS)焊接手冊第五卷第九版指示填料金屬應該與第6章第407-408頁中的被接合的鈦類型中的一種匹配。例如，應該使用α型鈦填料金屬或β型鈦填料金屬來將α型鈦工件接合到β型鈦工件。這確保焊接接頭和具有較弱拉伸強度的鈦類型一樣強。

發明內容

根據本教導，提供了一種用于焊接不同類型的鈦的方法。所述方法包括提供包括第一類型的鈦的第一工件，其中，所述第一類型的鈦是α型鈦和β型鈦中的一種。提供了包括第二類型的鈦的第二工件，其中，所述第二類型的鈦是α型鈦和β型鈦中的一種，并且其中，所述第二類型的鈦與所述第一類型的鈦不同。填料金屬被選擇，其中，所述填料金屬包括α-β型鈦并且所選擇的填料金屬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。

根據本教導，提供了一種接合兩種不同類型的鈦的焊接件。所述焊接件包括第一工件，所述第一工件包括第一焊接邊緣，其中，所述第一工件包括第一類型的鈦并且所述第一類型的鈦是α型鈦或β型鈦；所述焊接件還包括第二工件，所述二工件包括第二焊接邊緣，其中，所述第二工件包括第二類型的鈦并且所述第二類型的鈦是α型鈦或β型鈦，并且其中，所述第二類型的鈦與所述第一類型的鈦不同。焊接部分被設置在所述第一焊接邊緣與所述第二焊接邊緣之間，其中，所述焊接部分包括包括α-β型鈦的填料金屬。

根據本教導，提供了用于焊接不同類型的鈦的另一方法。所述方法包括提供包括第一類型的鈦的第一工件，其中，所述第一類型的鈦是α型鈦、β型鈦和α-β型鈦中的一種。提供了包括第二類型的鈦的第二工件，其中，所述第二類型的鈦是α型鈦、β型鈦和α-β型鈦中的一種，并且其中，所述第二類型的鈦與所述第一類型的鈦不同。填料金屬被選擇，其中，所述填料金屬是α型鈦、β型鈦和α-β型鈦中的一種，并且其中，所述填料金屬與所述第一類型的鈦和所述第二類型的鈦不同。所述填料金屬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。

根據本教導，提供了接合兩種不同類型的鈦的另一焊接件。所述焊接件包括包括第一焊接邊緣的第一工件，其中，所述第一工件包括第一類型的鈦并且所述第一類型的鈦是α型鈦、β型鈦和α-β型鈦。所述焊接件還包括包括第二焊接邊緣的第二工件，其中，所述第二工件包括第二類型的鈦并且所述第二類型的鈦是α型鈦、β型鈦和α-β型鈦，并且其中，所述第二類型的鈦與所述第一類型的鈦不同。焊接部分被設置在所述第一焊接邊緣與所述第二焊接邊緣之間，其中，所述焊接部分包括填料金屬，所述填料金屬包括α型鈦、β型鈦和α-β型鈦，并且其中，所述填料金屬與所述第一類型的鈦和所述第二類型的鈦不同。