鋁-鈦異種金屬激光焊接研究.pdf

1、本文采用3500W板條式擴(kuò)散冷卻CO2激光器，利用激光深熔釬焊原理對3mm厚6061鋁合金和TC4鈦合金進(jìn)行異種金屬激光焊接。將激光束直接作用在鋁合金一側(cè)，通過鋁合金的熔化來形成熔池，鈦合金在焊接過程基本維持固態(tài)。液態(tài)鋁合金鋪展浸潤鈦合金界面，形成釬焊接頭。通過改變焊接速度、偏焦量、離焦量以及偏轉(zhuǎn)角度等工藝參數(shù)，研究了不同工藝參數(shù)對焊縫成形的影響以及與焊縫上下熔寬、背寬比與焊縫面積的對應(yīng)關(guān)系。研究了激光深熔釬焊接頭組織、界面，以及不同工

2、藝參數(shù)對力學(xué)性能的影響。 在合適的工藝條件下，得到的焊接接頭外觀成形均勻一致，焊縫與母材實(shí)現(xiàn)了很好的冶金結(jié)合。但是由于鋁合金和鈦合金物理性質(zhì)的差異，在焊接過程中當(dāng)界面溫度過高時，容易造成高熔點(diǎn)母材鈦合金的部分熔化，形成過厚的金屬間化合物層而導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。此外，在對焊接接頭的分析中，發(fā)現(xiàn)均存在不同程度的未熔合現(xiàn)象。研究認(rèn)為：當(dāng)焊接速度較慢而偏焦量較小時可以有效地避免未熔合現(xiàn)象的產(chǎn)生。采用適當(dāng)?shù)碾x焦量和偏轉(zhuǎn)角度也可以減少界面的未熔合

3、率。 通過對焊接接頭進(jìn)行金相顯微鏡，SEM以及XRD分析發(fā)現(xiàn)：當(dāng)焊接速度較慢時，焊縫的組織為細(xì)小的等軸晶；當(dāng)焊接速度較快時，焊縫的組織為更細(xì)小的枝狀晶。鋁/鈦合金界面處可以觀察到明顯的金屬間化合物層，金屬間化合物層厚度從焊縫頂部到底部呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，最大厚度不超過2微米。鋁元素與鈦元素在反應(yīng)區(qū)得到了良好的擴(kuò)散，沒有出現(xiàn)成分的驟降。反應(yīng)區(qū)的金屬間化合物主要為Al2Ti，Al3Ti。實(shí)驗(yàn)后利用拉伸試驗(yàn)對焊接接頭進(jìn)行力學(xué)性能評