鈦-铝异种合金激光-MIG复合熔钎焊工艺研究开题报告.docVIP

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。铝合金具有加工性、物理力学性能抗腐蚀等优点，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，这铝和钛的连接。但铝和钛的连接。在焊接过程中，由于在室温下的溶解度极小，采用一般焊接方法液态焊接方法会产生大量脆性金属，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，钛保持固态，能有效避免钛铝。 其抗拉强度达到母材85%激光MIG电弧复合激光MIG电弧复合可以有效发挥激光热源及其电弧热源的特性。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，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。 三．国内外发展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1. 扩散焊 扩散焊是两焊件紧密结合，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、扩散过渡区铝侧界面组成。Ti/Al界面附近显微硬度符合两侧材料自身的特性。离界面较远处的铝基体一侧显微硬度为3040HM,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。 2.电弧钎焊 电弧加热集中，热输入量小，操作方便节能高效又易于实现自动化，这种焊接方法钎焊后变形很小对装配间隙不敏感,并且加热时间短,消耗小,成本低; 加热区窄,加热更为集中,热输入量小,热影响区窄,钎焊后变形小。电弧钎焊还具有节能高效的特点。由于氩气流对电弧具有压缩作用,热量较集中,加热升温速度快,钎焊接头在高温停留时间短,母材金属不易产生晶粒过大并使热影响区变窄,其组织与性能变化也较小,钎缝成形美观,速度快,钎焊接头强度较高。 在实现铝钛异种金属连接成型的，如果采用一般电弧钎焊方法，焊接过程有如下缺点：钛金属的散热大、现有设备昂贵、生产周期长。 采用异种金属交流钨极氩弧焊电弧微熔钎焊方法，可以获得较好的焊缝： 将钛或钛合金板对接处开坡口和钝边，其下部固定在带有循环冷却水装置的铜卡具上，其上部安有振动装置，将它们置充满惰性气体的焊接舱中；启动循环冷却水装置和振动装