鈦/鋁特種氬弧焊工藝

第1章概述

1.1鈦/鋁異質焊接的意義001

1.1.1鈦合金的特種應用001

1.1.2鋁合金的特種應用006

1.1.3鈦/鋁複合結構的應用前景008

1.2鈦與鋁熔焊特點009

1.3鈦與鋁焊接現狀011

1.3.1擴散焊012

1.3.2摩擦焊014

1.3.3釺焊016



第2章鈦/鋁熔釺焊技術

2.1熔釺焊原理及特點019

2.2鈦與鋁熔釺焊現狀021

2.2.1焊接方法021

2.2.2工藝改進023

2.2.3焊接接頭的結合機理025

2.2.4焊接缺陷及斷裂行為027

2.3鈦/鋁氬弧焊研究設計029

2.3.1組織性能分析思路030

2.3.2研究方法030



第3章鈦/鋁鎢極氬弧焊

3.1焊接工藝及參數034

3.1.1焊材選用034

3.1.2焊接工藝設計037

3.1.3焊接接頭成形038

3.2焊接接頭組織特徵041

3.2.1焊接熱影響區041

3.2.2鋁側熔合區046

3.2.3焊縫048

3.2.4鈦/鋁結合區054

3.3焊接接頭的力學性能062

3.3.1顯微硬度分佈062

3.3.2接頭的強度066

3.4小結067



第4章鈦/鋁熔化極氬弧焊

4.1鈦/鋁無坡口熔化極氬弧焊069

4.1.1焊接工藝及參數069

4.1.2焊接接頭組織特徵073

4.1.3焊接接頭顯微硬度081

4.1.4小結083

4.2鈦/鋁開坡口熔化極氬弧焊084

4.2.1焊接工藝及參數084

4.2.2鈦/鋁結合區組織特徵088

4.2.3焊接接頭的力學性能092

4.2.4小結093



第5章鈦/鋁結合機理

5.1鈦/鋁結合區相結構095

5.1.1鎢極氬弧焊095

5.1.2不開坡口的熔化極氬弧焊098

5.1.3開坡口的熔化極氬弧焊100

5.2鈦/鋁結合區元素分佈101

5.2.1鎢極氬弧焊101

5.2.2熔化極氬弧焊106

5.3鈦/鋁介面形成107

5.3.1Ti/Al熔合區107

5.3.2Ti/Al釺焊介面110

5.3.3Si的擴散113

5.4小結115



第6章焊接缺陷及斷裂

6.1焊接裂紋116

6.1.1鋁側焊接熱影響區116

6.1.2焊縫117

6.1.3鈦/鋁結合區118

6.2鈦/鋁結合區焊接應力120

6.2.1應力分佈121

6.2.2裂紋的形成127

6.3焊接接頭的斷裂131

6.3.1填絲鎢極氬弧焊接頭131

6.3.2脈衝熔化極氬弧焊接頭136

6.4小結140



參考文獻141

鈦合金和鋁合金以其優異的屈強比、良好的耐蝕性和抗疲勞性能，廣泛應用於航空航太、艦船、高檔汽車等工業中。隨著運載設備輕量化技術的進步和需求，鈦/鋁複合結構受到了廣泛重視，鈦和鋁兩種金屬的焊接成為亟待解決的課題。

鑒於鈦和鋁物理化學性質的差異，兩者實現熔焊結合面臨殘餘應力大、生成脆性相多等難題。本書在綜述了鈦與鋁焊接研究現狀的基礎上，根據熔釺焊技術原理進行了鈦與鋁的氬弧焊技術探索。本書的主要特色如下：

①採用改進的填絲鎢極氬弧焊和脈衝熔化極氬弧焊對鈦與鋁進行了氬弧熔釺焊，闡述了連接工藝（包括焊絲合金成分、焊接熱輸入等）對Ti/Al接頭焊接區組織特徵的影響。

②通過對接頭焊接區元素分佈與物相結構的研究和分析，闡述了鈦與鋁異種金屬的結合機理，並進一步闡明了氬弧焊工藝、焊接區顯微組織、鈦與鋁結合機理之間的內在聯繫。

③通過對接頭中焊接裂紋的形成機制與擴展行為的研究，闡述了氬弧焊工藝、焊接區顯微組織、焊接裂紋之間的聯繫。

本書的研究工作得到山東大學李亞江教授、王娟教授，中北大學李志勇教授、張英喬副教授的悉心指導；本書的編寫還獲得國家自然科學基金專案（No.51175303、No.51805492）和山西省自然科學基金（201801D221149）的資助，在此一併表示衷心感謝。

鑒於作者水準有限，書中疏漏之處在所難免，懇請廣大讀者諒解和批評指正。



著者

2019年6月