鈦-鋁異種金屬電子束熔釬復合焊接研究.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計與制造，所以鋁鋰合金和鈦合金的復合結(jié)構(gòu)具有巨大的應用前景，但是由于鈦、鋁的物理化學性質(zhì)相差較大，而且二者化學反應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。
　　設計焊接接頭設計試驗、焊接參數(shù)的調(diào)整試驗、偏束量的調(diào)整試驗和焊縫根部強化焊試驗等對照組試驗進行工藝優(yōu)化，分析了各組對焊縫成形規(guī)律的影響。并對某些對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和顯微硬度測試對不同接頭進行了力學性能評價。
　　鋁鋰合金熔焊部分主要分為母材、熱影響區(qū)、細晶區(qū)、柱狀晶區(qū)、等軸晶區(qū)

3、，在焊接過程中接頭軟化導致了焊縫強度降低。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形態(tài)，生長情況受偏束量和界面位置決定，其中棒狀金屬間化合物對界面結(jié)合強度有增強，胞狀結(jié)合強度最差。
　　由線掃描可以發(fā)現(xiàn)，偏束量越大界面反應層越薄，同一焊縫從上至下反應層越來越薄。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，這跟界面反應溫度有關，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。
　　對工藝優(yōu)化后的焊接接頭通過靜載拉伸試驗拉伸強度可以達到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