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《鈦_鋁異種金屬攪拌摩擦焊搭接接頭的組織結(jié)構(gòu)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第32卷第9期焊接學(xué)報(bào)Vol．32No．92011年9月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONSeptember2011鈦/鋁異種金屬攪拌摩擦焊搭接接頭的組織結(jié)構(gòu)陳玉華，倪泉，黃春平，柯黎明(南昌航空大學(xué)輕合金加工科學(xué)與技術(shù)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，南昌330063)摘要:采用攪拌摩擦焊對TC1鈦合金和LF6鋁合金異種金屬進(jìn)行了搭接連接，研究了接頭的微觀組織結(jié)構(gòu)．結(jié)果表明，當(dāng)攪拌頭旋轉(zhuǎn)頻率為1500r/min、焊接速度為60mm/min時(shí)，能獲得焊縫成形良好、無孔洞和裂紋等缺陷的搭接接頭，搭接處鋁合金和鈦合金充分混合，形成焊核區(qū)．焊核兩側(cè)進(jìn)入鋁合金中的鈦合
2、金在攪拌針的擠壓下發(fā)生了彎曲，使得鈦/鋁緊密結(jié)合．搭接接頭中心部位的搭接界面區(qū)呈層狀組織，可分為三層，靠近焊核和靠近鈦合金母材一側(cè)的均為黑白相間的條帶狀組織，含有焊接過程中生成的Ti-Al金屬間化合物;夾在中間的為黑色片狀組織和灰色基體上分布黑色顆粒的條帶狀組織，分別是被攪入界面區(qū)的鈦合金母材和鈦合金母材與鋁合金母材的機(jī)械混合物．關(guān)鍵詞:鈦/鋁異種金屬;攪拌摩擦焊;搭接接頭;微觀組織;元素分布陳玉華中圖分類號:TG456．9文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:0253－360X(2011)09－0073－04［7］0序言的研究極少，Dressler等人用攪拌摩擦焊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了Ti-6Al-4V鈦合金和20
3、24-T3鋁合金的對接焊，焊鋁合金密度低、經(jīng)濟(jì)性好，鈦合金在強(qiáng)度、耐腐接接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到鋁合金母材的73%．Chen［8］蝕性等方面具有優(yōu)勢，隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)結(jié)構(gòu)等人采用攪拌摩擦焊技術(shù)對純鈦和Al-Si合金進(jìn)設(shè)計(jì)對“減輕重量、提高推重比、增加有效載荷”的行了搭接連接，觀察了接頭的微觀組織、相結(jié)構(gòu)，測要求越來越高，將鈦合金與鋁合金連接形成復(fù)合結(jié)試了接頭的性能．［1，2］［3］構(gòu)具有廣闊的應(yīng)用前景．趙鵬飛等人對鈦/鋁采用攪拌摩擦焊方法對TC1鈦合金和LF6鋁進(jìn)行了釬焊連接，研究表明在結(jié)合界面上生成層狀合金異種金屬進(jìn)行了搭接連接，研究了接頭的顯微的脆而硬的金屬間化合物是鈦/鋁異種合金焊接所組
4、織和元素分布，為進(jìn)一步改進(jìn)工藝、獲得優(yōu)質(zhì)焊接［4］存在的主要問題．Ren等人對鈦和鋁進(jìn)行了擴(kuò)散接頭、促進(jìn)鈦/鋁異種金屬攪拌摩擦焊結(jié)構(gòu)的應(yīng)用奠［5］焊接，獲得了無裂紋的焊接接頭．姚為等人采用定基礎(chǔ)．純鋁和純鈦為焊接材料對鈦合金/鋁合金進(jìn)行擴(kuò)散焊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)接頭強(qiáng)度取決于擴(kuò)散區(qū)中冶金結(jié)合的1試驗(yàn)方法［6］程度及界面結(jié)構(gòu)．陳彥賓等人利用散焦CO2激光束，通過對被焊材料進(jìn)行預(yù)加工坡口處理，實(shí)現(xiàn)了厚試驗(yàn)材料為LF6鋁合金和TC1鈦合金，厚度為度為1．5mm的Ti-6Al-4V鈦合金和5056鋁合金的2mm，其化學(xué)成分和力學(xué)性能如表1、表2所示．激光熔－釬焊連接，并發(fā)現(xiàn)氣孔是導(dǎo)致接頭失效的主要因素．表1L
5、F6鋁合金的化學(xué)成分和力學(xué)性能攪拌摩擦焊是1991年發(fā)明的一種全新的固態(tài)Table1CompositionandmechanicalpropertyofLF6連接方法，對克服異種材料性能差異所帶來的焊接化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)抗拉強(qiáng)度斷后伸長率困難具有極大的優(yōu)勢，是比較理想的異種金屬連接MnMgSiCuFeZnAlRm/MPaA(%)方法．目前國內(nèi)外關(guān)于鈦/鋁異種金屬攪拌摩擦焊0．65．80．30．10．30．15余量32015收稿日期:2010－08－02焊接時(shí)，鈦合金和鋁合金的相對位置按圖1所基金項(xiàng)目:航空科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2009ZE56011);輕合金加工科學(xué)與技術(shù)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室
6、開放基金資助項(xiàng)目(gf200901001)示．試驗(yàn)采用的攪拌頭用高溫合金制成，攪拌頭軸74焊接學(xué)報(bào)第32卷表2TC1鈦合金的化學(xué)成分和力學(xué)性能Table2CompositionandmechanicalpropertyofTC1化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)抗拉強(qiáng)度斷后伸長率AlMnFeSiCONTiRm/MPaA(%)2．01．80．10．150．10．150．05余量65020肩直徑為13mm，攪拌針直徑為5mm，表面加工有右螺紋．用自制的焊接夾具在銑床改裝的攪拌摩擦焊機(jī)上進(jìn)行焊接試驗(yàn)，在大量預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上選取攪拌頭的旋轉(zhuǎn)頻率為1500r/min、焊接速度為60mm/min，攪拌頭傾角為2°．
7、圖2鈦/鋁搭接接頭的宏觀形貌Fig.2Macro-profileoflapjointofTi/Al圖1鈦合金與鋁合金相對位置示意圖(mm)Fig.1SketchofrelativepositionbetweenTialloyandAl2．2焊接接頭的微觀組織alloy圖3為焊接接頭的金相組織，LF6鋁合金母材為軋制的條狀組織(圖3a)，TC1鈦合金母材的組織焊后沿垂直于焊縫橫截面方向制備金相試樣，為(α+β)
