本文關(guān)鍵詞：深熔激光焊接數(shù)學(xué)模型研究現(xiàn)狀，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京工業(yè)大學(xué)》 2011年

鋁/鈦異種合金激光深熔釬焊新工藝

陳凱華  

【摘要】：鋁合金與鈦合金復(fù)合結(jié)構(gòu)綜合利用了兩種材料的性能優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用于航空航天和汽車等工業(yè)領(lǐng)域。但鋁與鈦之間的物理、化學(xué)以及冶金性質(zhì)差異較大,會(huì)對(duì)焊接過(guò)程及接頭質(zhì)量產(chǎn)生不良影響,其中兩種元素之間形成的脆性金屬間化合物為最棘手的問(wèn)題之一。 本文采用激光深熔釬焊方法,焊接過(guò)程中聚焦激光作用在高熔點(diǎn)鈦合金一側(cè),鋁合金母材通過(guò)中間固態(tài)鈦合金層的熱傳導(dǎo)熔化。液態(tài)的鋁合金鋪展浸潤(rùn)鈦合金母材界面,實(shí)現(xiàn)鋁合金-鈦合金的連接。該方法避免了界面位置鋁、鈦兩種元素液態(tài)混合生成復(fù)雜的脆性金屬間化合物。 采用IPG公司YLS-6000摻鐿多模光纖激光器進(jìn)行了3mm厚6061鋁合金和TC4鈦合金板材的焊接。分析了不同工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響規(guī)律。焊后采用光學(xué)金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)及附帶的能譜分析儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)研究了接頭微觀組織特征及界面處的物相組成。采用靜載拉伸試驗(yàn)對(duì)接頭的力學(xué)性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。 鋁/鈦異種合金鈦側(cè)激光深熔釬焊對(duì)接接頭成形良好。界面位置鈦合金母材上部和下部均出現(xiàn)不同程度的熔化現(xiàn)象,通過(guò)調(diào)節(jié)光束偏移量與焊接速度可以有效控制熔化現(xiàn)象。 對(duì)焊縫顯微組織的分析發(fā)現(xiàn),在界面處存在金屬間化合物層。按顯微結(jié)構(gòu)可分為兩種:針狀金屬間化合物層和緊貼界面的層狀金屬間化合物層。界面上部和下部的化合物層較厚;中部的化合物層自上而下呈先減小后增大的趨勢(shì)。其中不同工藝參數(shù)對(duì)金屬間化合物層厚度影響較大,但物相組成基本一致,主要為:Al_2Ti、Al_3Ti、AlTi_3、AlTi。 在靜載拉伸試驗(yàn)中,斷裂均發(fā)生在接頭界面處,得到接頭最大抗拉強(qiáng)度為199MPa。按照中間鈦層不同將接頭分為兩類:鋁/鈦異種合金熔焊接頭,屬于解理斷裂;鋁/鈦異種合金深熔釬焊接頭,屬于準(zhǔn)解理斷裂。焊縫界面上部和下部金屬間化合物層較厚,為斷裂起源的主要部位。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TG456.7
【目錄】：

摘要4-5

Abstract5-9

第1章 緒論9-21

1.1 課題的背景和意義9-10

1.2 鋁/鈦異種合金焊接技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-20

1.2.1 鋁/鈦異種合金的焊接性分析10-13

1.2.2 鋁/鈦異種合金激光焊接國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-20

1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容20-21

第2章 試驗(yàn)材料、設(shè)備及方法21-27

2.1 試驗(yàn)材料及焊前預(yù)處理21-23

2.1.1 母材的選擇21-22

2.1.2 焊前預(yù)處理22-23

2.2 激光深熔釬焊方法及原理23-24

2.3 主要設(shè)備儀器24-26

2.3.1 激光加工系統(tǒng)24-25

2.3.2 焊縫顯微組織分析方法及設(shè)備25-26

2.4 性能檢測(cè)26-27

第3章 工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響27-41

3.1 焊縫成形基本特征27-29

3.2 光束偏移量對(duì)焊縫成形的影響29-35

3.2.1 光束偏移量對(duì)焊縫表面成形的影響29-30

3.2.2 光束偏移量對(duì)焊縫中間鈦層成形的影響30-32

3.2.3 光束偏移量對(duì)鋁側(cè)焊縫成形的影響32-34

3.2.4 光束偏移量對(duì)鈦側(cè)焊縫成形的影響34-35

3.3 焊接速度對(duì)焊縫成形的影響35-40

3.3.1 焊接速度對(duì)焊縫表面成形的影響35-36

3.3.2 焊接速度對(duì)焊縫中間鈦層成形的影響36-38

3.3.3 焊接速度對(duì)鋁側(cè)焊縫成形的影響38-39

3.3.4 焊接速度對(duì)鈦側(cè)焊縫成形的影響39-40

3.4 本章小結(jié)40-41

第4章 激光深熔釬焊接頭組織分析41-67

4.1 接頭區(qū)域劃分41-42

4.2 鋁合金一側(cè)熔焊接頭組織42-44

4.3 鈦合金一側(cè)熔焊接頭組織44-45

4.4 鋁/鈦異種合金激光深熔釬焊界面組織45-52

4.4.1 界面組織分布特征46-47

4.4.2 工藝參數(shù)對(duì)界面組織分布的影響47-52

4.5 鋁/鈦激光深熔釬焊接頭界面元素的分布52-55

4.6 鋁/鈦激光深熔釬焊接頭界面組織物相分析55-61

4.7 鋁/鈦異種合金激光深熔釬焊界面形成機(jī)理61-64

4.7.1 固態(tài)鈦母材向液態(tài)鋁合金層的溶解61-63

4.7.2 液態(tài)鋁合金向鈦合金母材的擴(kuò)散63-64

4.8 本章小結(jié)64-67

第5章 接頭力學(xué)性能及斷口形貌分析67-75

5.1 接頭的力學(xué)性能測(cè)定67-71

5.1.1 鋁/鈦異種合金熔焊接頭斷口分析69-70

5.1.2 鋁/鈦異種合金深熔釬焊接頭斷口分析70-71

5.2 工藝對(duì)接頭拉伸性能的影響71-74

5.2.1 光束偏移量對(duì)接頭拉伸性能的影響72-73

5.2.2 焊接速度對(duì)接頭拉伸性能的影響73-74

5.3 本章小結(jié)74-75

結(jié)論75-77

參考文獻(xiàn)77-81

攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81-82

致謝82

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