TC4鈦合金添加鋁夾層激光焊接溫度場仿真及試驗(yàn)研究.pdf

1、鈦合金由于比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐熱等良好的綜合性能和結(jié)構(gòu)效益高而被廣泛用于航空航天領(lǐng)域。激光焊接具有高能量密度、高效率、高精度、操作方便等優(yōu)勢，而且所得焊縫窄、成形好、熱影響區(qū)及焊接變形小，非常適合于那些對質(zhì)量有特殊要求的構(gòu)件或特殊材料的焊接，因而受到了廣泛關(guān)注，也正在成為鈦合金焊接的重要手段。鈦合金激光焊接時(shí)，高能激光束作用于鈦合金材料的表面，材料在極短的時(shí)間內(nèi)被加熱、升溫、熔化并發(fā)生劇烈的汽化。焊接高溫特征將導(dǎo)致合金元素的燒損和蒸發(fā)。

2、并且合金元素的損失將導(dǎo)致鈦合金焊縫的化學(xué)成分比重與母材成分比重出現(xiàn)顯著的差異，引起焊縫組織的變化，從而影響到鈦合金的機(jī)械性能。研究鈦合金激光焊接技術(shù)，有利于提高航空航天結(jié)構(gòu)材料焊接接頭綜合性能，在急需提高國防實(shí)力的今天，意義特別重大。
　　 本文綜述了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對鈦及鈦合金的可焊性進(jìn)行了分析，通過大型通用仿真軟件ANSYS對TC4鈦合金添加鋁夾層進(jìn)行了溫度場模擬，進(jìn)行了TC4鈦合金添加鋁夾層的激光焊接試驗(yàn)。
　　

3、首先，對鈦及鈦合金材料及其分類方法進(jìn)行了簡要介紹;對鈦合金的焊接特性進(jìn)行了分析;詳細(xì)分析了雜質(zhì)氣體等對鈦及鈦合金焊接性能的影響以及常用合金元素對鈦合金焊接接頭性能的影響;對鈦合金焊接過程中產(chǎn)生的主要缺陷以及其抑制方法進(jìn)行了分析。
　　 其次，運(yùn)用大型通用有限元軟件ANSYS，在考慮材料隨溫度變化的熱物理性參數(shù)以及簡化處理保護(hù)氣體的強(qiáng)制對流等邊界條件下，對高斯面熱源和柱狀熱源組成的組合熱源作用下的TC4鈦合金添加鋁夾層激光對接焊溫