钛合金无缝管
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钛合金和铝/铝镁合金的焊接问题

2020-06-13

 

钛合金和铝合金的焊接问题跟着航空航天工业的发展而遭到各个国家和很多研讨者的注重。但是因为钛合金和铝合金在晶体结构、热膨胀系数、熔点和热导率等方面存在着较大的差异,常规的焊接办法很难取得能够满意使用要求的焊接接头。为了解决钛合金和铝合金在焊接过程中存在的问题,研讨者对钛合金/铝合金的分散焊、拌和冲突焊、电子束熔钎焊、激光焊、真空钎焊、液相分散焊等办法进行了很多试验和研讨。


选用分散焊技能对TA2/LF6异种金属进行了试验,研讨发现当焊接温度超过525℃时,Ti/Al/Mg三种元素将会产生分散反响生成Al18Ti2Mg3型中间相,焊接接头的结合强度取决于分散反响产生的新相区和固溶冶金结合区,结合强度随分散反响新相区的增大而降低,随固溶冶金结合区的增大而升高。图1显示了焊接温度对TA2/LF6分散焊焊接接头剪切强度的影响。能够看出当焊接温度为500℃时,焊接接头的抗剪强度随保温时刻的延伸而添加,当保温时刻为600 min时到达最 大值74 MPa;当焊接温度为525℃时,焊接接头的抗剪强度在保温240 min 时到达最 大值83MPa,之后急剧减小;当焊接温度分别为550℃和565℃时,焊接接头的抗剪强度最 大值降低,分别为61 MPa 和55MPa。


对TC4钛合金与5A06铝合金进行了拌和冲突焊接试验,指出选用最 佳工艺条件(n=1500 r/min,ν=60 mm/min,T=0.1 mm)进行焊接时取得的Ti /Al对接焊缝的抗拉强度到达能够到达5A06 铝合金抗拉强度的 88%左右,且其开裂首要产生在铝侧焊合区内。为最 佳工艺条件下TC4/5A06拌和冲突焊焊接接头对应的钛合金一侧开裂面扫描图。能够看出圆形标记区域为平坦润滑的脆性解理面,阐明该处界面为脆性衔接,界面结合强度较低。矩形标记区域的部分扩大图,该区域很多分布的紧密排列的韧窝阐明该处界面为韧性衔接,界面结合强度较高。选用电子束熔钎焊对TC4钛合金和5A06铝合金进行了冶金结合,研讨发现Ti/Al元素在焊接过程中在界面处产生了互分散现象,并构成了宽度约为1.0~1.6 mm的中间层,其间在钛合金一侧构成了宽度约为20~40 μm的分散层,而在铝合金一侧则分布着很多金属间化合物。该法所构成的界面能够提高钛合金/铝合金焊接接头的力学功能。


镁合金因具有比强度和比刚度高、地磁屏蔽功能和阻尼功能好等优点而被广泛的应用于航空航天、汽车工业和电子产品等领域中。将钛合金和镁合金进行异种金属焊接,能够有用改善镁合金高温力学功能和耐腐蚀功能差的缺点,解决镁合金功能短板,结合钛合金和镁合金的功能优势,提高其应用范围。现在钛合金和镁合金之间首要存在着分散焊、爆破焊、电阻焊和拌和冲突焊等焊接办法。


对ZK60镁合金和钛合金板材进行拌和冲突焊,要点研讨其界面分散区的微观安排和接头的力学功能,并与纯镁-钛的拌和冲突焊接头进行对比。研讨显示能够通过拌和冲突焊的办法来完结ZK60镁合金与钛合金板材之间的冶金衔接。拉伸试验发现开裂面首要产生在接头界面部分的ZK60镁合金与拌和区之间。此外,ZK60镁合金中的锌、锆等合金元素在拌和冲突焊过程中与钛在接头界面处产生反响构成一很薄的反响层,因为纯镁和钛合金接头界面处没有构成反响层,使得ZK60镁合金与钛合金接头的抗拉强度要高于纯镁和钛合金接头。


以50μm厚的纯Al作为过渡金属对AZ31B镁合金/Ti-6A1-4V异种金属间进行了分散焊试验。研讨发现若保温时刻控制在3h,焊接温度是改动接头微观安排、界面重生相与衔接强度的要点影响因子。若焊接温度比450℃小,则在Mg/Al触摸层没有共晶安排构成,不能完结镁合金和钛合金之间有用结合;若焊接温度在450℃到480℃,则焊接温度成为Mg/Al/Ti触摸层的首要控制因素,首要对衔接界面处反响产品的安排形貌与结构产生波动变化。若焊接温度到达470℃,保温时刻到达3h,则衔接界面剪切强度最 高,是72.4MPa,到达了AZ31B母材(86MPa)的84.2%。


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