鈦-鋁異種金屬電子束熔釬復(fù)合焊接研究.pdf

1、鋁鋰合金和鈦合金在航空、航天工業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，由于近年來制造業(yè)都在追求結(jié)構(gòu)輕型化、結(jié)構(gòu)功能一體化和低成本設(shè)計(jì)與制造，所以鋁鋰合金和鈦合金的復(fù)合結(jié)構(gòu)具有巨大的應(yīng)用前景，但是由于鈦、鋁的物理化學(xué)性質(zhì)相差較大，而且二者化學(xué)反應(yīng)極容易形成脆性金屬間化合物，所以這就給Ti/Al的焊接造成了一定的困難。
　　本試驗(yàn)采用了電子束熔釬焊接方法，利用電子束的高深寬比、能量的精確可控性得到了可靠地Ti/Al異種合金焊接接頭，該方法有效地控制了過渡層

2、的組成。
　　設(shè)計(jì)焊接接頭設(shè)計(jì)試驗(yàn)、焊接參數(shù)的調(diào)整試驗(yàn)、偏束量的調(diào)整試驗(yàn)和焊縫根部強(qiáng)化焊試驗(yàn)等對(duì)照組試驗(yàn)進(jìn)行工藝優(yōu)化，分析了各組對(duì)焊縫成形規(guī)律的影響。并對(duì)某些對(duì)照組采用金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)及附帶的能譜分析儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)研究微觀組織分布、元素分布規(guī)律和物相組成，最后采用靜載拉伸試驗(yàn)和顯微硬度測(cè)試對(duì)不同接頭進(jìn)行了力學(xué)性能評(píng)價(jià)。
　　鋁鋰合金熔焊部分主要分為母材、熱影響區(qū)、細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)、等軸晶區(qū)

3、，在焊接過程中接頭軟化導(dǎo)致了焊縫強(qiáng)度降低。熔釬焊界面金屬間化合物主要有棒狀、鋸齒狀和胞狀三種生長(zhǎng)形態(tài)，生長(zhǎng)情況受偏束量和界面位置決定，其中棒狀金屬間化合物對(duì)界面結(jié)合強(qiáng)度有增強(qiáng)，胞狀結(jié)合強(qiáng)度最差。
　　由線掃描可以發(fā)現(xiàn)，偏束量越大界面反應(yīng)層越薄，同一焊縫從上至下反應(yīng)層越來越薄。結(jié)合線掃描和區(qū)域掃描結(jié)果發(fā)現(xiàn)單相的棒狀和鋸齒狀金屬間化合物原子比例不穩(wěn)定，所以做出了反位缺陷的猜想。
　　通過焊縫物相分析發(fā)現(xiàn)，不同偏束距離的物相組成有

4、部分差異，這跟界面反應(yīng)溫度有關(guān)，界面溫度決定物相的轉(zhuǎn)換是否徹底。經(jīng)過工藝優(yōu)化的焊接接頭物相由TiAl3、Ti5Al11、TiAl、Ti3Al四種相組成，其中棒狀、鋸齒狀和胞狀金屬間化合物組織的大部分是TiAl3，而這些組織的根部連續(xù)過渡層則存在Ti5Al11、TiAl、Ti3Al等金屬間化合物。
　　對(duì)工藝優(yōu)化后的焊接接頭通過靜載拉伸試驗(yàn)拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到260MPa。焊縫的拉伸斷面可以分為韌性斷裂面和脆性斷裂面，韌性斷裂面出現(xiàn)大量