鈦合金與銅、鋼異種金屬焊接性研究.pdf

1、本文主要對(duì)TC4鈦合金與T2紫銅的電子束焊接工藝進(jìn)行了研究，對(duì)電子束焊接工藝參數(shù)進(jìn)行了前期調(diào)試，探究了不同的電子束偏束量對(duì)接頭力學(xué)性能的影響，對(duì)電子束偏銅焊接接頭界面相組成進(jìn)行了研究分析，并且進(jìn)一步研究了添加鈦側(cè)鄰焊工藝和添加銅側(cè)鄰焊工藝電子束焊接接頭界面相組成和力學(xué)性能;同時(shí)也探索了添加紫銅過渡層的TC4-304SS電子束和摩擦焊接工藝。
　　研究獲得了合適的焊接工藝參數(shù)為:加速電壓60kV，電子束流45mA，聚焦電流680mA

2、，焊接速度10mm/s，并在此條件下調(diào)整不同電子束偏束量進(jìn)行焊接，試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著電子束偏束量的增加接頭抗拉強(qiáng)度先增加，后減小。電子束偏銅焊接接頭被分為鈦合金側(cè)面積非常小的樹枝晶區(qū)、銅側(cè)大面積的枝晶區(qū)和夾在它們之間的最后凝固區(qū)。在銅-鈦界面近TC4鈦合金處形成一層寬度約39μm的反應(yīng)層，反應(yīng)層中大部分區(qū)域?yàn)楦汇~區(qū)，靠近鈦側(cè)極薄的一層為金屬間化合物層。整個(gè)焊接過程中，Ti元素的擴(kuò)散距離為23μm，在最靠近TC4鈦合金內(nèi)側(cè)的區(qū)域?yàn)镃uTi

3、相，除此之外還存在CuTi2、 Cu4Ti、Cu2Ti、Cu3Ti和Ti3Cu4相。接頭強(qiáng)度為162MPa，為脆性斷裂，斷口內(nèi)存在大量的CuTi相。
　　研究結(jié)果表明，添加鈦側(cè)鄰焊工藝后，在反應(yīng)層內(nèi)靠近鈦合金的區(qū)域，枝晶的形態(tài)和生長(zhǎng)方向都有了很大的變化，之前依附于鈦合金基體向著第一道焊接熔池生長(zhǎng)的枝晶幾乎都不存在了，枝晶依附于最后凝固區(qū)域的前沿形核并向著第二道焊接熔池的方向生長(zhǎng)，直到未熔鈦合金的邊緣，形成了新的界面形態(tài)。在不同的偏

4、束距離下，添加鄰焊工藝的電子束焊接接頭抗拉強(qiáng)度為210MPa，斷口內(nèi)主要存在CuTi2相;添加銅側(cè)鄰焊工藝的接頭抗拉強(qiáng)度為84MPa。
　　鈦-鋼焊接工藝試驗(yàn)結(jié)果顯示，不添加中間過渡段時(shí)難以獲得鈦合金與鋼的有效連接，采用電子束先焊接鈦合金與銅，切割預(yù)留出2cm寬的紫銅過渡段，再將其與鋼焊接，接頭強(qiáng)度可以達(dá)到196MPa;添加的銅片厚度為0.5mm時(shí)，隨著摩擦?xí)r間的增加，接頭的抗拉強(qiáng)度先增大后減少，抗拉強(qiáng)度最高達(dá)到178MPa。斷裂