文档介绍：国内图书分类号: TG 4 学校代码: 10213 国际图书分类号: 密级:公开↑ ↑(宋体小 4 号字) (宋体小 4号字) 工学硕士学位论文↑(宋体小 2 号字加粗) 预镀层钛合金与铝合金电弧熔钎焊工艺及界面特征研究(黑体 2 号字) 硕士研究生:崔庆龙导师:吕世雄教授级高工申请学位:工学硕士学科:材料加工工程所在单位:材料科学与工程学院答辩日期: 20 1 3 年 6 月授予学位单位:哈尔滨工业大学冒号左侧用黑体 4 号字, 冒号右侧用宋体 4 号字,多倍行距。 Classified Index: TG (Times New Roman 小 4 字) : (Times New Roman 小 4 字) Dissertation for the Master Degree in Engineering ↑(Times New Roman 小 2号字) RESEARCH ON TECHNOLOGY AND INTERFACIAL CHARACTERISTIC OF TIG WELDING -BRAZING OF PRECOATING TITANIUM ALLOY TO ALUMINUM ALLOY ↑(Times New Roman 2 Candidate : Cui Qinglong Supervisor : Prof . S enior E ng. Lv Shixiong Academic Degree Applied for : Mast er of Engineering Speciality : Material s Processing Engineering Affiliation : School of Material Science and Engineering Date of Defence : Ju ne, 20 1 3 Degree -Conferring -Institution : Harbin Institute of Technology m 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文(Times New Roman 小 5号字) - I - 摘要钛、铝存在冶金学上不相容,焊接时易反应生成脆性的金属间化合物,降低接头的性能。如何简单并高质量的连接 Ti/Al 复合构件一直是焊接领域的研究热点。电弧熔钎焊具有应用范围广,设备成本低等优势,逐渐引起了学者的广泛关注。然而,铝合金焊丝在电弧加热的钛表面难于铺展,界面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,提出了预镀层钛合金与铝合金电弧熔钎焊方法,通过在钛板表面浸镀铝合金,增加焊丝在钛板表面的铺展能力,提高焊接速度,并控制界面反应层的生长,获得了高强度的 Ti/Al 异种材料连接接头。本文开展了预镀层钛合金与铝合金电弧熔钎焊的系统研究。首先,通过热浸镀的方法在钛板表面浸镀了一层铝合金,明确了镀层和钛合金基体之间的结合方式及界面结构特征,采用热力学分析的方法确定了界面反应层形成规律。在此基础上,开发了预镀层条件下的 Ti/Al 电弧熔钎焊技术,通过控制电弧加热位置、焊接热输入、焊丝种类获得了完整的熔钎焊接头,总结了镀层条件下熔钎焊接头的快速成形过程。然后,对接头显微组织的观察,明确了浸镀对界面反应层生长的影响及金属间化合物的生长规律。最后,通过硬度、拉伸试验评价了接头的力学性能,明确了接头的断裂机制和影响因素。研究结果表明:配合钎剂的使用, 实现了铝合金镀液在钛板表面的铺展过程,镀液对钛板经历了“不润湿→根部起润→润湿上延→完全润湿”过程,表面形成了均匀稳定、约 30μm 厚的镀层。镀层与钛基体间属于冶金连接,界面反应层主要是 TiAl 3 。 750 ℃下的短时浸镀,界面反应层厚度在 1μm 以下。镀层在焊接工艺方面引导焊丝流动,促进接头快速成形,焊接速度较无镀层条件下提高一倍以上,最快速度接近 mm/s 。镀层在界面形貌控制方面,浸镀反应层阻碍 Ti 元素向液态铝合金中扩散,控制界面反应层的生长,纯铝熔钎焊接头界面反应层厚度控制在 2μm 以下,且反应层沿界面的分布也更加均匀。由于热输入量的差异,界面反应层厚度随着焊接速度的增加而减小。同时,当焊丝中含有 Si 元素时,界面形成 Ti(Al,Si) 3,限制原子的扩散,反应层厚度进一步减小; Cu 元素则对界面反应有一定的促进作用。镀层条件下焊缝平均强度较无镀层焊缝大幅提高, 焊缝性能更加稳定一致,其中填充 AlCu6 焊缝强度最高达到 260MPa ,达到 L