TC4钛合金是典型的α+β两相钛合金，由于其具有比强度高、耐腐蚀性好、热强性高等优点，成为了航空工业常用的结构材料，特别是用在飞机机体和发动机中要求强度高及热强性好的部位。TC4钛合金具有良好的焊接性，在其众多的焊接方法中，电子束焊接是一种先进的高能束流加工技术，具有能量密度高、加热范围窄、焊接变形小、焊缝深宽比大、生产效率高等常规焊接方法无法比拟的优点。由于钛合金焊接构件在使用环境中存在氢和循环应力，构件有发生氢致断裂的可能，因而研究氢对焊接构件疲劳性能的影响十分重要。

　　实验材料选用20mm厚的TC4钛合金板材。在ZD150-15A型电子束焊机上进行焊接，焊接工艺参数为：加速电压150kV,聚焦电流342mA,焊接速度0.8m/min,电子束流48mA.焊后获得了完整的对接接头试板，切除焊缝余高和板厚上下部各5mm,以消除几何应力集中和熔合线气孔等疲劳裂纹萌生因素。沿着垂直于焊缝的方向取样，按照国家标准加工疲劳试样，加工时确保焊缝处于疲劳试样的中心位置。采用高温气相法对试样进行充氢，充氢温度为750℃，保温2h,最终的充氢量由高精度物理天平（精确到10-5g）测量得出。疲劳试验在高频疲劳试验机上进行，加载方式为轴向加载，其应力比R=-1,最大应力水平取σ(max)=665MPa,试验加载频率f=15Hz.

　　充氢显着降低了TC4钛合金试样的疲劳寿命，氢含量0.028%钛合金的疲劳寿命仅为未充氢试样的一半，当氢含量增大到0.120%时，疲劳寿命降到了未充氢的五分之一。充氢后TC4钛合金电子束焊接头多数在热影响区发生疲劳断裂，这主要是因为热影响区的组织不均匀和热影响区的氢含量相对较高，造成了疲劳裂纹首先萌生于热影响区。随着氢含量的增加，含氢试样疲劳断口的裂纹源数量增加；稳态扩展区的疲劳条带变宽、变得模糊，且二次裂纹数量增多、尺寸增大；在快速断裂区，断口韧窝变小、变浅。这些疲劳断口的形貌特征表明，氢促进了疲劳裂纹的萌生和增加了裂纹扩展的速度，导致钛合金电子束焊接头的疲劳寿命显着降低。

责任编辑：郭静

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