高频脉冲电弧焊接头

晶粒细化 低温韧性超母材

10 kHz脉冲电流在Ti-6Al-4V厚板复合焊接中诱导柱状晶向等轴晶转变，显著细化α'马氏体并提升低温冲击韧性，使焊缝强度与塑性同步优化。

Gang, Ruan · Shen, Chen · Lin, Wang · Wu, Kanglong · Danqi, Zhang · Jiacheng, Huang · Li, Zihan · Li, Wang · Fengcheng, Song · Zhang, Yuelong · Li, Fang · 李铸国 · Hua, Xueming

Materials and Design 2026

参数信息

热影响区宽度减少

26 %

一次β晶粒宽度减少

50 %

熔合区温度梯度

370 K/mm

熔合区冷却速率

300 K/s

凝固速率

2.6 mm/s

α'马氏体细化

60 %

硬度增加

3.7 %

低温冲击韧性

30±2 J

技术优势

焊缝组织等轴化

高频脉冲加剧热起伏，促进柱状晶向等轴晶转变，熔合区一次β晶粒宽度减少近50%。

低温韧性超过母材

−40 °C下熔合线冲击功达30±2 J，高于母材，使接头在极寒环境下的可靠性得到提升。

热影响区收窄

10 kHz脉冲下热影响区宽度减少26%，降低了对母材性能的损伤范围。

马氏体细化

α'马氏体细化约60%，同时硬度仅增加3.7%，保持了良好的强塑性匹配。

应用场景

• 钛合金厚板焊接：高频脉冲电弧解决厚板焊接中的粗晶和宽热影响区问题。
• 航空结构件连接：低温高韧性焊缝满足航空航天结构在极端温度下的可靠性要求。
• 钛合金结构修复：细化的等轴组织修复后保持甚至超过母材韧性，延长结构寿命。
• 重型装备制造：厚板焊接接头性能提升可减少补焊次数，降低制造成本。