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TC4钛合金是一种综合性能优良的α+β双相钛合金,因其比强度高,密度小,高温力学性能以及耐腐蚀性能好等优点,被广泛应用于航空航天、船舶行业、汽车制造及医疗等领域。与传统钛合金焊接方法相比较,激光焊具有焊接热影响区小、焊件变形小、晶粒细小以及焊接效率高等优点,已经成为TC4钛合金广泛使用的焊接方法,但是在激光焊接过程中,工件上方产生的等离子体会对入射激光产生吸收、折射以及反射等屏蔽作用,从而影响焊接稳定性、焊缝熔深和焊接质量。近年来,活性激光焊接技术已经作为一种新兴焊接技术在世界上快速发展。因此,本文选用碳纳米管、稀土氧化物La2O3和CeO2作为活性剂,研究单一活性剂对TC4钛合金激光焊焊缝熔深的影响,并对TC4钛合金活性激光焊接头组织和力学性能进行研究。使用优化后的焊接工艺参数对涂覆碳纳米管、稀土氧化物La2O3和CeO2的TC4钛合金试板进行激光焊接,并观察活性激光焊接过程中等离子体形态的变化,研究焊缝形貌及接头显微组织,分析活性剂对接头相组成的影响。通过对接头力学性能的测试,探究活性剂对接头性能的影响规律。相同焊接参数下,涂覆碳纳米管焊缝熔深、熔宽均增加。未涂覆碳纳米管激光焊缝深宽比为0.491;涂覆碳纳米管的焊缝深宽比为0.522;涂覆不同质量分数碳纳米管激光自熔焊试验表明,碳纳米管质量分数的增加对焊缝熔深的变化影响不是很大。相同焊接参数下,涂覆La2O3和CeO2焊缝熔深增加、熔宽减小。未涂覆稀土氧化物激光焊缝深宽比为0.502,涂覆La2O3和CeO2焊缝深宽比分别为1.327和1.185。通过对等离子体形态进行采集发现,涂覆La2O3和CeO2的等离子体形态收缩明显,而涂覆碳纳米管的等离子体形态没有明显变化。TC4钛合金母材组织为等轴状α相和β相的机械混合物,接头焊缝组织主要为魏氏组织与网篮状组织。涂覆碳纳米管能够细化焊缝晶内组织。涂覆La2O3能够细化焊缝晶粒尺寸,且α′相较短小;涂覆CeO2焊缝晶粒尺寸没有明显变化,但α′相更加细小。三种活性剂对焊缝相组成几乎没有影响。在相同焊接参数下,未涂覆活性剂接头抗拉强度为893.75MPa;涂覆1%碳纳米管时抗拉强度为983.35MPa,提高了10.0%;涂覆3%碳纳米管时抗拉强度为800.41MPa,降低了10.4%;涂覆La2O3接头抗拉强度为973.85MPa,提高了9.0%;而涂覆CeO2抗拉强度为796.34MPa,降低了10.9%。