题目：钛合金线性摩擦焊接头形成机制及组织性能研究

以钛合金线性摩擦焊技术在航空发动机整体叶盘结构中的应用为背景，对TC4、TC17钛合金线性摩擦焊接头的形成及其宏微观组织形貌进行了全面分析，研究了顶锻过程中缺陷的演化过程，采用冲击试验与断裂韧性试验获得了TC4+TC4、TC4+TC17、TC17+TC17钛合金线性摩擦焊接头的抗断裂性能变化规律，研究成果为整体叶盘的线性摩擦焊接工艺提供了指导。 钛合金线性摩擦焊接头的形成机制及组织结构研究结果表明，TC4+TC4、TC4+TC17线性摩擦焊接头具有明显的变形不均匀性与组织不均匀性。接头可划分为焊缝中心区、热力影响区、热影响区以及母材区，各区域相应的微观组织形态依次为超细晶粒区、变形晶粒区、粗大晶粒区及原始晶粒区。接头界面及组织梯度对线性摩擦焊接头的质量与性能具有重要影响。 当焊接参数选择不当时，线性摩擦焊接头的焊缝边角处容易出现弱连接、孔洞、微裂纹及氧化物夹杂等微观缺陷。研究了线性摩擦焊顶锻过程中缺陷的愈合机制，建立了线性摩擦焊顶锻过程中缺陷的愈合与挤出的评定方法——H判据和K判据，对孔洞缺陷在顶锻过程中的演化进行数值模拟发现，线性摩擦焊的顶锻压力必须大于顶锻前热塑性层金属在相应温度下的塑性变形抗力，才可能使缺陷在热塑性层金属热量散失之前以较大的变形速率发生愈合或被挤出。 钛合金线性摩擦焊接头的冲击试验结果表明，接头的抗冲击性能随着热输入量的增大、顶锻压力的增大或顶锻时间的延长呈现先升高而后降低的趋势；TC4+TC4线性摩擦焊接头冲击断裂时具有较大的塑性变形，属于穿晶延性断裂，而TC4+TC17线性摩擦焊接头冲击断口则呈现为以脆性断裂为主的韧脆混合断裂模式。 钛合金线性摩擦焊接头的断裂韧性测试结果表明，接头的断裂韧性低于TC4、TC17母材，其断裂韧度依次为：TC4侧热力影响区＞焊缝中心区＞TC17侧热力影响区；在585℃~700℃热处理温度范围内，钛合金线性摩擦焊接头各区域的断裂韧性随着热处理温度的升高而增加；且接头各区域的断口形貌由沿晶断口逐渐向混合型断口及韧窝断口转变，表明热处理工艺对钛合金线性摩擦焊接头区性能具有调控作用。