钛-铝异种合金激光-mig复合熔钎焊工艺研究开题报告

《钛-铝异种合金激光-mig复合熔钎焊工艺研究开题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、毕业设计（论文）开题报告课题名称：钛-铝异种合金激光-MIG复合熔钎焊工艺研究学号：012006027827学生姓名：王杨指导教师：刘德健材料科学与工程学院二0一0年4月5日一．课题来源本课题来源于激光加工实验室自选课题。二．课题目的和意义钛合金具有重量轻、强度大、耐热性强、耐腐蚀等许多优特性，被誉为“未来的金属”，是具有发展前途的新型结构材料。钛及其合金不仅在航空、宇宙航行工业中有着十分重要的应用，而且已经开始在化工、石油、轻工、冶金、发电等许多工业部门中广泛应用。铝合金具有比强度高、加工性好、物理、力

2、学性能优越、抗腐蚀等优点，在很多应用领域中被认为是最为经济实用的材料。在大多数环境条件下，包括在空气、水(或盐水)、石油化学和很多化学体系中，铝合金能显示出优良的抗腐蚀性。铝的表面具有高度的反射性。铝通常显示出优良的电导率和热导率，具有高电阻率的一些特定铝合金也已经研制成功，这些合金可用于如高转矩的电动机中。铝由于它的优良电导率而常被选用。在重量相等的基础上，铝的电导率近于铜的两倍。钛合金和铝合金在工业上的应用非常重要，有很多工业交叉的领域，这使得铝和钛的连接具有重要意义。但是，铝和钛的连接难度很大。在焊

3、接过程中，由于在室温条件下Ti和Al之间的溶解度极小，采用一般焊接方法很难实现Ti和Al的高效、可靠焊接。例如，液态焊接方法会产生大量脆性金属间化合物，固态焊接方法又对接头形式要求过于苛刻。采用熔钎焊的方法，将铝材熔化，钛保持固态，这样能有效避免钛铝之间形成大量的脆硬的金属间化合物，能够获得高强度的接头，与熔化焊和固相焊接相比，具有明显的优越性。在熔钎焊发展初期，通常采用电弧作为热源。国内外学者关于Ti、Al电弧熔钎焊问题进行了广泛的研究。但是，电弧能量密度低，且热输入不易于控制，在熔钎焊接头通常会形成较

4、多的金属间化合物，接头脆性较大。针对电弧熔钎焊存在的上述问题，近年来一些科研工作者采用激光作为热源，利用激光熔钎焊的方法来焊接钛合金和铝合金。由于激光能量密度高、且热输入精确可控，能够有效控制接头内部及Ti/Al界面处的金属间化合物，接头具有较高的强度，其抗拉强度达到母材85%[1]。但是正是由于激光能量密度高的原因，激光熔钎焊时熔池温度梯度高，在焊接过程中填充材料铺展性能较差。针对上述问题，本课题采用激光-MIG电弧复合作为热源来焊接钛合金和铝合金。激光-MIG电弧复合热源可以有效发挥激光热源及其电弧热

5、源的特性。如激光的热源具有柔性好、能量密度高、光斑形式可调、热输入精确可控以及冷却速度快等一系列优点。其接头具有良好的特性。当激光-MIG电弧复合热源焊接铝钛合金时，在相同焊接热输入量条件下，复合焊获得的焊缝熔深大于相同电流的脉冲MIG焊；在获得相同焊缝熔深的条件下，复合焊与相同电流的脉冲MIG焊相比具有更高的焊接速度、更低的热输入量和更小的变形。采用这种焊接方法其焊接板厚大、焊接适应性更高。通过调节电弧与激光的不同作用位置，可有效提高对间隙的容忍度，减少焊缝边缘的处理工作量。它的高适应性带来的优点在于，

6、不仅对间隙、错边、对中偏离的敏感性降低，还可以减少焊接装夹，定位等焊后处理工作。所以借助复合热源的高能量效应，有望焊接两种单热源难以完成的接头形式，获得高质量的焊接接头。三．国内外发展概况由于铝钛金属之间的热物理化学性能相差很大，用传统的焊接方法焊接时会产生大量的脆性的金属间化合物,从而影响接头性能。目前，Ti/Al异种合金的传统的焊接方法主要有电弧熔钎焊、扩散焊、钎焊、摩擦焊等，下面简单加以介绍。1.扩散焊扩散焊是将两焊件紧密结合，在真空或保护气氛中，在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相

7、互扩散完成焊接。因此扩散焊依然能有效避免铝钛材料熔点差异较大难于连接的特点。经检验后证明，真空扩散焊的焊接接头的机械强度、热稳定性、密封性、耐腐蚀性和弹性都能满足重要构件的技术要求。尤为突出的是扩散焊接的工件的尺寸可以从几微米到几米。因此，真空扩散焊接具有良好的经济效果。但是，在钛和铝直接扩散焊时接头强度较低。李亚江和王娟等人[9]引进了一种新的扩散焊方法。采用先在钛板表面渗铝，然后再进行扩散焊。通过这种焊接方法，Ti/Al扩散焊接头区由钛侧界面、扩散过渡区和铝侧界面组成。Ti/Al界面附近显微硬度符合两

8、侧材料自身的特性。离界面较远处的铝基体一侧显微硬度为30-40HM,钛基体一侧的界面附近没有明显的显微硬度增大,没有脆性相生成。Ti/Al扩散焊过渡区中可能形成Ti3Al，TiAl和TiAl3金属间化合物。合理控制工艺参数可以减小生成的金属间化合物层的厚度,从而减小生成脆性金属间化合物的不良影响。采用这种焊接方法能获得较为优良的焊缝。但是这种焊接方法要求真空环境下成型，从经济生产性来看，成本较大，不适合大批量铝钛材料连接成型。