| 题名 | 7075/TC4(TA1)异种金属电子束焊接工艺及机理研究 |
| 作者 | 曲树平 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 王晓军 ; 许海鹰 |
| 关键词 | 电子束焊接 铝/钛异种金属 界面形貌 微观组织 断口形貌 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 铝/钛异种金属复合结构能充分发挥异种材料的优异性能,在航空、航天、微电子等工业领域有广泛的应用。但由于异种金属在物理、化学及冶金等方面的差异,使其焊接难度增大。而真空电子束焊能量密度高、热影响区小,热输入量精确可调等优势是异种金属理想的焊接方法之一。因此,本文着重对不同厚度铝/钛异种金属薄板进行电子束搭接与对接试验,并分析其焊接工艺及机理。对于搭接接头,本文以3 mm厚7075铝合金和1 mm厚TC4钛合金为母材,采用铝板在上、钛板在下的搭接方式。通过分析焊接过程中气孔、裂纹、缩孔、未熔合等缺陷产生的原因,得到最佳焊接参数。观察接头微观组织发现铝合金焊缝中微观组织以柱状晶、等轴晶组织为主,还有少量细晶组织生成,钛合金焊缝中析出呈针状或片层状的α相和α’相。分析界面发现随着热输入量的增加,接头中界面处元素的互扩散距离增加,界面厚度呈递增趋势。热输入量较小时界面处形成锯齿状的金属间化合物,增大热输入量后,金属间化合物由锯齿状生长成胞状,随着热输入量的持续增加,金属间化合物最终生长成棒状结构,其主要成分为TiAl2、TiAl3和TiAl。对其机理研究发现金属间化合物前期形成速率主要受其自身反应速率影响,后期主要受铝、钛元素扩散速率影响。对于3 mm厚7075铝合金和2 mm厚TA1钛合金异种金属进行对接试验,采用常规电子束焊接,得到熔钎焊接头并不理想。而采用添加扫描参数的电子束扫描焊接得到理想的熔钎焊接头。电子束扫描参数对焊缝表面具有修饰作用,焊缝表面鱼鳞纹更加细小光滑。并且改善焊缝成形使铝合金焊缝宽度增加,细化铝合金焊缝晶粒,同时减少钛合金热影响区宽度。常规电子束焊接热源作用较集中,元素扩散距离较远,接头上部出现岛状组织,中部有少量的片层状金属间化合物生成,下部出现断续的金属间化合物。电子束扫描焊接热源作用较分散,元素扩散距离较近,且使焊接接头上下界面能量分布相对较均匀,阻止上部岛状组织生成,促进接头下部生成片层状且厚度均匀TiAl等金属间化合物。根据抗拉强度测试结果发现常规电子束焊接接头存在着焊缝处断裂、混合型断裂和界面处断裂三种断裂模式,而电子束扫描的焊接接头存在着焊缝处断裂和界面处断裂两种断裂模式,常规电子束焊接接头的平均抗拉强度为189.20 MPa,约为铝合金母材的36%,而电子束扫描焊接接头的平均抗拉强度为259.25 MPa,约为铝合金母材的49%。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 91 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94999]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曲树平. 7075/TC4(TA1)异种金属电子束焊接工艺及机理研究[D]. 2019. |
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