铝/钛异种合金激光深熔钎焊新工艺

  本文关键词：深熔激光焊接数学模型研究现状，，由笔耕文化传播整理发布。

《北京工业大学》 2011年

铝/钛异种合金激光深熔钎焊新工艺

陈凯华  

【摘要】：铝合金与钛合金复合结构综合利用了两种材料的性能优势,被广泛应用于航空航天和汽车等工业领域。但铝与钛之间的物理、化学以及冶金性质差异较大,会对焊接过程及接头质量产生不良影响,其中两种元素之间形成的脆性金属间化合物为最棘手的问题之一。 本文采用激光深熔钎焊方法,焊接过程中聚焦激光作用在高熔点钛合金一侧,铝合金母材通过中间固态钛合金层的热传导熔化。液态的铝合金铺展浸润钛合金母材界面,实现铝合金-钛合金的连接。该方法避免了界面位置铝、钛两种元素液态混合生成复杂的脆性金属间化合物。 采用IPG公司YLS-6000掺镱多模光纤激光器进行了3mm厚6061铝合金和TC4钛合金板材的焊接。分析了不同工艺参数对焊缝成形的影响规律。焊后采用光学金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)及附带的能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究了接头微观组织特征及界面处的物相组成。采用静载拉伸试验对接头的力学性能进行了评价。 铝/钛异种合金钛侧激光深熔钎焊对接接头成形良好。界面位置钛合金母材上部和下部均出现不同程度的熔化现象,通过调节光束偏移量与焊接速度可以有效控制熔化现象。 对焊缝显微组织的分析发现,在界面处存在金属间化合物层。按显微结构可分为两种:针状金属间化合物层和紧贴界面的层状金属间化合物层。界面上部和下部的化合物层较厚;中部的化合物层自上而下呈先减小后增大的趋势。其中不同工艺参数对金属间化合物层厚度影响较大,但物相组成基本一致,主要为:Al_2Ti、Al_3Ti、AlTi_3、AlTi。 在静载拉伸试验中,断裂均发生在接头界面处,得到接头最大抗拉强度为199MPa。按照中间钛层不同将接头分为两类:铝/钛异种合金熔焊接头,属于解理断裂;铝/钛异种合金深熔钎焊接头,属于准解理断裂。焊缝界面上部和下部金属间化合物层较厚,为断裂起源的主要部位。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TG456.7
【目录】：

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