文档介绍：硕士学位论文
(工程硕士)
Ti/Al 异种合金 TIG 电弧熔钎焊工艺
及界面特征研究
RESEARCH ON TECHNOLOGY OF TIG ARC
WELDING BRAZING AND INTERFACIAL
CHARACTERISTIC OF Ti/Al DISSIMILAR
ALLOYS
敬小军
哈尔滨工业大学
2012 年 7 月
国内图书分类号:TG 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
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(宋体小 4 号字) (宋体小 4 号字)
工程硕士学位论文
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(宋体小 2 号字加粗)
Ti/Al 异种合金 TIG 电弧熔钎焊工艺
及界面特征研究
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(黑体 2 号字)
硕士研究生: 敬小军
冒号左侧导师: 吕世雄教授级高工
用黑体
4 申请学位: 工程硕士
号字,冒号
右侧用宋学科: 材料工程
体 4 号
字,多倍所在单位: 材料科学与工程学院
行距
。答辩日期: 2012 年 7 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index: TG (Times New Roman 小 4 字)
: (Times New Roman 小 4 字)
Dissertation for the Master Degree in Engineering
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(Times New Roman 小 2 号字)
RESEARCH ON TECHNOLOGY OF TIG ARC
WELDING BRAZING AND INTERFACIAL
CHARACTERISTIC OF Ti/Al DISSIMILAR
ALLOYS
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(Times New Roman 2
Candidate: Jing Xiaojun
Supervisor: Prof. Senior Eng. Lv Shixiong
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Material Engineering
Affiliation: School of Material Science and
Engineering
Date of Defence: July, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
m
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文(Times New Roman 小 5 号字)
摘要
钛和铝在冶金学上不相容,容易反应生成脆性的金属间化合物,使得 Ti/Al
复合构件的连接一直是焊接工作者的研究热点。电弧熔钎焊具有设备成本低、应
用范围广等优势,逐渐引起了学者的广泛关注。然而,焊丝在电弧加热的钛表面
铺展困难,容易生成大量金属间化合物,限制了该项技术在 Ti/Al 复合构件连接
方面的研究与应用。因此,明确电弧条件下钛表面焊丝铺展特性和界面反应层的
生长规律是获得高强度 Ti/Al 熔钎焊接头的关键。
本文开展了 Ti/Al 对接接头电弧熔钎焊技术的系统研究。首先,基于有限元
温度场分析与润湿铺展试验研究,明确了 Ti/Al 接头的温度分布特征和液态焊丝
的铺展规律,在此基础上开发了匙孔型电弧熔钎焊技术。通过调控焊接热输入、
加热位置、焊丝类型获得了良好的熔钎焊接头焊缝成形。然后,观察了熔钎焊接
头的微观组织,通过拉伸试验测试接头强度,结合微观组织与断裂特征分析,明
确了接头的破坏机制和影响因素。最后,采用热力学、动力学与试验分析相结合
的方式,重点研究 Ti/Al 电弧钎焊界面金属间化合物层的生长规律。
研究表明:通过控制焊接速度和送丝方式,液态焊丝在接头坡口内部充分铺
展,熔池可经历“椭球型→缺口型→匙孔型→椭球型”的动态循环过程。液态焊
丝在接头反面、坡口内部和接头正面充分铺展,最终实现了对接接头的单面焊双
面成形。纯铝接头界面反应层呈锯齿状分布,厚度为 4-6μm。钎焊界面结构为
Ti(Al)+Ti3Al+TiAl3,反应层在厚度方向均匀分布。Al-Cu-La 焊丝填充时形成了
Ti2Al20La 新相,接头强度高达 2