基于空間電子束熱源的TA2純鈦-2024鋁合金熔釬焊工藝及機理研究.pdf

1、本文基于空間電子束熱源對異種難焊金屬TA2純鈦與2024鋁合金進行了熔釬焊研究，分別研究了自熔釬焊和填絲熔釬焊過程中工藝參數(shù)對接頭組織及力學性能的影響，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，接頭成形良好，力學性能大幅提高。
　　對于自熔釬焊，分別從鋁側電子束偏移量和焊接線能量兩個方面進行研究。當束流偏移量為0.3mm時，熔化的2024鋁合金實現(xiàn)對TA2純鈦上表面的潤濕鋪展，同時限制了TA2純鈦的熔化，避免了大量脆性Ti-Al金屬間化合物的形成，接頭抗

2、拉強度達到184MPa。在此基礎上，改變焊接速度對焊接線能量進行優(yōu)化，從而嚴格控制了連接界面反應層的厚度。焊接線能量為74.3J/mm時，反應層均勻分布約4μm，并在焊縫內生成針狀化合物，對焊縫基體起到“釘扎”強化作用，接頭強度達到189MPa。
　　鑒于自熔釬焊時，未能實現(xiàn)2024鋁合金熔體對接頭背面TA2純鈦的良好潤濕鋪展，引入填絲熔釬焊工藝來改善接頭正反面的成形，并通過焊絲中的合金元素對連接界面結構進行調控。分別對焊接線能量

3、、束流偏移量和接頭間隙三個工藝參數(shù)進行了優(yōu)化研究。當線能量為90J/mm時，接頭正反面成形良好，提高了有效連接面積，接頭強度達到209MPa。當電子束束流對中時，利于熔化的焊絲向TA2母材和2024母材鋪展，嚴格調整TA2熔化量以控制反應層，接頭強度達到236MPa?；谏鲜鲅芯堪l(fā)現(xiàn)接頭間隙為0mm時，幾乎未生成反應層，觀察斷口發(fā)現(xiàn)對接面是薄弱區(qū)域，通過調整接頭間隙為0.4mm時，接頭對接面的反應層約2μm厚且分布均勻，并且在焊縫中生成

4、了彌散分布的長條狀和“H”型的TiAl3化合物，起到了強化作用，接頭的強度為316MPa。
　　利用MSC.Marc有限元分析軟件對TA2純鈦/2024鋁合金電子束熔釬焊過程進行模擬，研究填絲熔釬焊對溫度場和應力場的影響，通過模擬結果可以分析，電子束填絲熔釬焊方法可以改善溫度場的分布，可以保持焊接過程中熔池尺寸基本不變，而且在焊接末端有效緩解熱量聚集，從而避免尾部焊穿發(fā)生。焊縫區(qū)殘余拉應力由自熔釬焊的370MPa減小到填絲熔釬焊的