近日，機械工程學部金屬增材與再制造創新團隊在《Corrosion Science》（中科院一區，TOP期刊）上，發表了鈦合金焊接接頭可靠性評價方面的研究成果“Microstructure and corrosion resistance of fusion zone in Ti-6Al-4V alloy welded using pulsed- and continuous-wave lasers”。齊魯工業大學（山東省科學院）機械工程學部研究生李鎮為文章的第一作者，趙偉副教授為文章的通訊作者。
TC4鈦合金（Ti-6Al-4V）具有較高的比強度和韌性、較低的密度以及優異的耐蝕性和抗疲勞性，廣泛應用于航空航天、汽車制造、生物醫學等領域，是應用最廣泛的鈦合金。激光焊接是連接TC4鈦合金的一種可行方法，它不僅解決了傳統焊接方法中的熔深小和焊縫區晶粒粗大等問題，且自動化、智能化程度較高。激光焊接分為連續波模式和脈沖波模式，其中后者具有如熔池攪拌程度大等諸多特點。因此，有必要探究TC4鈦合金脈沖激光焊接接頭的顯微組織及性能轉變機理，這有助于激光焊接在鈦合金焊接方面的應用及接頭可靠性的提升。
團隊研究了采用相同焊接熱輸入的脈沖波（5, 50, 500 Hz）和連續波焊縫區域的顯微組織類型、晶粒尺寸、晶粒取向、大小角度晶界、KAM值等特征，并解析了顯微組織的轉變機理。同時，利用電化學和微區電化學技術測試了各試樣的腐蝕特性。為了探究焊縫區域耐蝕性演變的規律及機理，關聯了耐蝕性（用電荷轉移電阻Rct和腐蝕電流密度icorr代表）與顯微組織結構特征之間的數學關系。明確了影響耐蝕性的主要因素是晶粒尺寸和KAM值，晶粒取向等的影響較小，且α’馬氏體寬度對耐蝕性的影響大于原β晶粒尺寸。在研究基礎上，解析了TC4鈦合金激光焊接接頭焊縫區域的腐蝕機理。
圖1 圖文摘要
圖2 焊縫區域耐蝕性與α’馬氏體寬度(a)和原β晶粒尺寸(b)之間的關系圖：(a) Rct; (b) icorr
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111269
