Titan och aluminium, eftersom två viktiga lätta metallmaterial med låg densitet, hög specifik styrka och god korrosionsbeständighet, har använts i stor utsträckning inom flyg-, transport, fordonstillverkning, kemisk industri och andra fält. I modern teknik utgör emellertid komplexa arbetsförhållanden högre utmaningar för serviceprestanda för arbetsstycken, vilket främjar utveckling och tillämpning av sammansatta strukturer. Kompositmedlemmar som består av titanlegering och aluminiumlegering kan maximera prestandamålen för de två materialen, men deras svetsprocess står inför många svårigheter.
På grund av de signifikanta skillnaderna mellan titan och aluminium i termofysiska och mekaniska egenskaper är porositet, sprickor och andra problem benägna att uppstå under svetsprocessen. Bland dem är de intermetalliska föreningarna som bildas genom metallurgisk reaktion en av de viktiga orsakerna som leder till försämringen av prestandan för Ti/Al olikhetsmaterialfogar. Så, vad är de specifika orsakerna till svårigheten att svetsa titan och aluminium?
Först interagerar aluminium och titan mycket lätt med syre. Aluminium- och syrereaktion kommer att generera tät och eldfast AL2O3 (oxidfilm), dess smältpunkt på upp till 2050 grader, vilket kommer att hindra kombinationen av de två basmetallerna, vilket resulterar i svetsar som är benägna att inkludera. Titan börjar oxidera vid 600 grader. Ju högre temperatur, desto allvarligare oxidationen, genererar TiO2 (titandioxid), som bildar ett mellanliggande sprött skikt i svetsen, vilket minskar svetsens plasticitet och seghet.
För det andra kommer aluminium och titan att ge olika reaktioner vid olika temperaturer. Vid 146 0 -grad kommer de att bilda en tial (titan aluminid) typförening innehållande 36,03% av massfraktionen av aluminium, vilket ökar brittligheten hos metallen; Vid 1340 grader förenar bildningen av TIAL3 (titan tri-aluminat) innehållande 60% till 64% av massfraktionen av aluminium; och när massfraktionen av titan innehållande 0,15%, bildningen av titan i aluminiumfast lösning. Dessa reaktioner ökar svetsens svårigheter.
Dessutom är den ömsesidiga lösligheten för aluminium och titan mycket liten. Vid 665 grad är lösligheten för titan i aluminium 0. 26% till 0. 28%, och lösligheten blir mindre när temperaturen minskar; När temperaturen sjunker till 2 0 graden, minskar lösligheten för titan i aluminium till 0,07%. Samtidigt är lösligheten för aluminium i titan ännu mer begränsad, vilket ger stora svårigheter till bildandet av svetsar mellan de två basmetallerna.
Dessutom har aluminium och titan mycket högtemperatur gasabsorption. Flytande aluminium kan lösa upp mycket väte, nästan olösligt i det fasta tillståndet, svetsen stelnar när väte inte kan fly i tid kommer att bilda porerna. Väte i titan har en stor löslighet, väte med låg temperatur samlats i porer, så att svetsplastisiteten, seghetsminskningen, benägen till spröd sprickor.
Samtidigt kommer aluminium och titan också att bilda spröda föreningar med andra föroreningar. Aluminium och syre som bildas av oxiden ökar metallens sprödhet; titan och kväve för att bilda titannitrid, så att metallens plasticitet reduceras; Titan och kol för att bilda karbid, när massfraktionen av kol är större än 0. 28%, de två basmetallsvetsbarheterna betydligt sämre.
Dessutom är värmeledningsförmågan och koefficienten för linjär expansion av aluminium och titan mycket olika. Den värmeledningsförmågan hos aluminium (206,9WM -2- k -1) är ungefär 16 gånger större än för titan (13,8WM -2- k -1); och koefficienten för linjär expansion av aluminium är ungefär 3 gånger större än för titan. Denna skillnad kan lätt leda till sprickor under stress.
Slutligen bränns och indunstas de legeringselementen i aluminium och titan lätt under svetsprocessen. När aluminium- eller aluminiumlegeringsmältning än dess smältpunkt för låga element såsom magnesium, zink etc. började brinna eller förångning; När det nådde smältpunkten för titan eller titanlegering (1677 grad) brände aluminium och andra legeringselement avdunstning av mer, vilket resulterade i ojämn kemisk sammansättning av svetsen och reducerad styrka.
Sammanfattningsvis inkluderar svårigheter med titan- och aluminiumsvetsning främst oxidation av aluminium och titan, reaktionen vid olika temperaturer, ömsesidig löslighet är liten, högtemperaturgasabsorption, bildning av spröda föreningar med andra föroreningar, värmeledningsförmåga och koefficient av termisk expansion mellan skillnaden mellan alloy-elementet brända och andra aspekter. Dessa svårigheter måste lösas genom att vidta riktade åtgärder i svetsprocessen.
