強(qiáng)磁場(chǎng)下鋁合金及鈦合金擴(kuò)散連接行為研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的鋁合金熔焊過(guò)程中，較大的比熱和線膨脹系數(shù)使焊接能量損失大，極易產(chǎn)生氧化膜夾渣、焊接變形和裂紋；鈦合金在加工時(shí)容易產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，傳統(tǒng)的加工過(guò)程不易滿足高精度高弧度的要求。而擴(kuò)散連接由于其焊接溫度低，精度高可以為上述問(wèn)題提供一種解決思路，但是擴(kuò)散連接由于其效率低下而在應(yīng)用上受到限制。強(qiáng)磁場(chǎng)下物質(zhì)能夠在原子的尺度上接受其強(qiáng)大的磁化能量，并且不需要直接接觸，材料的諸多微觀行為，比如分子和原子的匹配、排列、遷移，從而受到影響。脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)更

2、是可以產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁力取代傳統(tǒng)的機(jī)械、氣脹加壓。因此可以考慮利用強(qiáng)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)材料的擴(kuò)散連接，同時(shí)在此過(guò)程中研究強(qiáng)磁場(chǎng)影響原子擴(kuò)散的物理機(jī)理。
　　本文以在航空航天領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用的1420鋁合金和TC4鈦合金為研究對(duì)象，前者在數(shù)學(xué)形式簡(jiǎn)單的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)中熱處理的研究，可以從科學(xué)層面上解釋強(qiáng)磁場(chǎng)影響原子擴(kuò)散的物理機(jī)理，而后者在能產(chǎn)生很強(qiáng)電磁力的脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行擴(kuò)散連接，能夠從技術(shù)層次上探索電磁力取代傳統(tǒng)的機(jī)械、氣脹加壓，實(shí)現(xiàn)合金間

3、的可靠連接。
　　研究顯示添加穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)之后，純鋁一側(cè)晶粒尺寸有所升高，鋁合金一側(cè)則正好相反；EBSD分析顯示鋁合金一側(cè)不論有無(wú)磁場(chǎng)，均沒(méi)有明顯的取向結(jié)構(gòu)；軋制純鋁板材微弱的織構(gòu)在強(qiáng)磁場(chǎng)中得到了些許加強(qiáng)；EDS分析得到的濃度-距離曲線呈典型的一維半無(wú)限大擴(kuò)散偶的擴(kuò)散結(jié)果，計(jì)算得到的不同條件下Al-Mg互擴(kuò)散系數(shù)表明橫向強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)該擴(kuò)散體系有抑制作用，這一點(diǎn)與國(guó)內(nèi)外大部分的研究結(jié)果相同。同時(shí)利用磁致電阻結(jié)合雙極性擴(kuò)散理論，半定量地解釋

4、了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)的放電次數(shù)、放電電壓和實(shí)驗(yàn)溫度都對(duì)鈦合金的的擴(kuò)散連接起正向促進(jìn)作用，表現(xiàn)在焊縫處的孔洞減少、接頭剪切強(qiáng)度增加、斷口處撕裂帶增多、Al原子的擴(kuò)散距離增加和擴(kuò)散系數(shù)增加等等，放電次數(shù)為10次時(shí)效果達(dá)到飽和，放電電壓為9KV時(shí)作用效果已經(jīng)比較明顯，剪切強(qiáng)度在飽和時(shí)約為400MPa；放電次數(shù)和放電電壓對(duì)焊接的促進(jìn)作用是通過(guò)強(qiáng)大的電磁力實(shí)現(xiàn)的，一方面電磁力在宏觀上使試樣結(jié)合的更好，另一方面在微觀上，脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)使原