题目：薄板钛合金真空电子束焊接工艺研究

    随着航空航天工业不断发展，出于对空间、重量等方面的要求，薄板结构被大量采用。TC4钛合金因具有密度小、比强度、比刚度高、韧性好、无磁性、熔点高、热胀系数低以及耐腐蚀与抗氧化性强等优异性能，是一种广泛应用于航空航天领域的薄壁结构材料。由于TC4钛合金的活性很强，为了保证焊接质量，避免在进行钛合金的熔化焊时与空气中的氮氧等元素发生反应，采用惰性气体保护或者在真空环境下进行焊接，而真空电子束焊接显然具备了钛合金焊接的要求，不仅隔离了空气，而且焊后能得到深宽比高的焊缝，变形量很小的焊件，因此真空电子束焊接方法非常适用于钛合金焊接。为进一步提高TC4钛合金焊缝综合性能，本文对钛合金TC4薄板进行了多束流电子束焊接工艺研究。

    本文采用多束流电子束焊接方法对厚度为1mm的TC4板材进行电子束焊接性试验，研究了多束流电子束焊接工艺参数对焊缝表面成形、薄板变形量、焊接接头显微组织和力学性能的影响，对TC4钛合金多束流电子束焊接工艺过程进行了优化分析。针对多束流电子束焊接过程开展有限元数值模拟，总结TC4钛合金薄板焊接温度场、残余应力和焊接变形的变化规律，以寻求合适的焊接工艺参数，消除焊接缺陷，获得良好的焊接质量。

    在多束流电子束焊接作用下，接头显微组织和力学性能均发生了明显变化。由于减小了焊接过程中的热应力和焊后残余应力，使得焊接接头晶粒得到了细化，显著改善了接头的拉伸性能，在合适的工艺参数条件下，接头的抗拉强度和断裂伸长率已经与母材非常接近。

    TC4钛合金薄板多束流电子束焊接实验表明，采用焊接电压60kV，聚焦电流 458mA，焊接束流 9.3mA，辅助热源扫描区域距焊缝D=5mm，距焊点H=10mm，能量分配为16.25%，焊接速度 30mm/s的焊接规范不仅获得了良好的焊缝成形，而且与常规电子束焊接相比，薄板的变形量显著的减小。