TC4鈦合金是典型的α+β兩相鈦合金，由于其具有比強度高、耐腐蝕性好、熱強性高等優點，成為了航空工業常用的結構材料，特別是用在飛機機體和發動機中要求強度高及熱強性好的部位。TC4鈦合金具有良好的焊接性，在其眾多的焊接方法中，電子束焊接是一種先進的高能束流加工技術，具有能量密度高、加熱范圍窄、焊接變形小、焊縫深寬比大、生產效率高等常規焊接方法無法比擬的優點。由于鈦合金焊接構件在使用環境中存在氫和循環應力，構件有發生氫致斷裂的可能，因而研究氫對焊接構件疲勞性能的影響十分重要。

　　實驗材料選用20mm厚的TC4鈦合金板材。在ZD150-15A型電子束焊機上進行焊接，焊接工藝參數為：加速電壓150kV,聚焦電流342mA,焊接速度0.8m/min,電子束流48mA.焊后獲得了完整的對接接頭試板，切除焊縫余高和板厚上下部各5mm,以消除幾何應力集中和熔合線氣孔等疲勞裂紋萌生因素。沿著垂直于焊縫的方向取樣，按照國家標準加工疲勞試樣，加工時確保焊縫處于疲勞試樣的中心位置。采用高溫氣相法對試樣進行充氫，充氫溫度為750℃，保溫2h,最終的充氫量由高精度物理天平（精確到10-5g）測量得出。疲勞試驗在高頻疲勞試驗機上進行，加載方式為軸向加載，其應力比R=-1,最大應力水平取σ(max)=665MPa,試驗加載頻率f=15Hz.

　　充氫顯著降低了TC4鈦合金試樣的疲勞壽命，氫含量0.028%鈦合金的疲勞壽命僅為未充氫試樣的一半，當氫含量增大到0.120%時，疲勞壽命降到了未充氫的五分之一。充氫后TC4鈦合金電子束焊接頭多數在熱影響區發生疲勞斷裂，這主要是因為熱影響區的組織不均勻和熱影響區的氫含量相對較高，造成了疲勞裂紋首先萌生于熱影響區。隨著氫含量的增加，含氫試樣疲勞斷口的裂紋源數量增加；穩態擴展區的疲勞條帶變寬、變得模糊，且二次裂紋數量增多、尺寸增大；在快速斷裂區，斷口韌窩變小、變淺。這些疲勞斷口的形貌特征表明，氫促進了疲勞裂紋的萌生和增加了裂紋擴展的速度，導致鈦合金電子束焊接頭的疲勞壽命顯著降低。

責任編輯：郭靜

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