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Keywords: Al alloys， Ti alloys， Laser welding-brazing， Joint formation， Mechanical properties，Organizational phase
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的背景和意义 . 1
1.2 Al/Ti 异种合金的焊接性 2
1.3 Al/Ti 异种合金焊接主要研究方法 ... 4
1.4 Al/Ti 异种合金激光焊接 ... 5
1.5 课题主要研究内容 . 9
第二章 试验材料、设备及方法 11
2.1 引言 ... 11
2.2 试验材料以及焊前预处理 ... 11
2.2.1 试验材料 11
2.2.2 焊前预处理 11
2.3 试验仪器设备 ... 12
2.3.1 激光焊接设备 12
2.3.2 接头组织性能分析设备 14
2.4 试验方案设计及试验方法 ... 16
2.4.1 试验方案设计 16
2.4.2 试验分析方法 19
2.5 技术路线 ... 20
第三章 焊接工艺参数对焊缝成形的影响 . 22
3.1 引言 ... 22
3.2 6063铝合金激光表面堆焊 ... 22
3.3 Ti3Al2.5V 钛合金激光表面堆焊.. 24
3.4 焊缝形貌的基本特征 ... 26
3.5 光束偏移量对焊缝成形的影响 ... 27
3.5.1 激光偏向铝侧时光束偏移量对焊缝成形的影响 27
3.5.2 激光偏向钛侧时光束偏移量对焊缝成形的影响 32
3.5.3 激光偏向钛侧时光束偏移量对固体钛层的影响 34
3.6 本章小结 ... 35
第四章 Al/Ti 异种合金激光熔钎焊接头组织分析 . 37
4.1 引言 ... 37
4.2 Al/Ti 异种合金激光熔钎焊接头区域的划分 .. 37
4.3 Al/Ti 异种合金激光熔钎焊接头组织 .. 37
4.3.1 接头靠近钛合金一侧的组织 38
4.3.2 接头靠近铝合金一侧的组织 39
4.4 Al/Ti 异种合金激光熔钎焊接头元素分布 .. 40
4.5 Al/Ti 异种合金激光熔钎焊接头界面组织物相分析 .. 44
4.6 本章小结 ... 45
第五章 Al/Ti 异种合金激光熔钎焊接头力学性能 . 46
5.1 引言 ... 46
5.2 接头抗拉强度测试 ... 46
5.3 光束偏移量对接头抗拉强度的影响 ... 48
5.4 Al/Ti 异种合金激光熔钎焊接头断口分析 .. 50
5.5 Al/Ti 异种合金激光熔钎焊接头硬度分析 .. 52
5.6 本章小结 ... 53
结 论 55
致 谢 56
参考文献 .. 57
毕业设计期间发表的论文清单 ... 60
第一章 绪论
1.1 课题的背景和意义 随着科学技术的日益发展，现代工业对焊接构件提出了更加苛刻的要求，除了常规的力学性能要求之外，还要求拥有高强度、耐高温、耐腐蚀、低温韧性以及有良好的导热性、导磁性、导电性等多方面的性能。另一方面由于工业的需求量大，所以金属材料的经济性也是有待考虑的重要因素之一。但是从目前的金属材料中很难找到同时满足上述要求的金属材料，即使存在满足上述要求的金属材料性，也常常由于价格昂贵、十分稀缺，而不能大量使用[1-2]。 Al 及其合金具有密度小、塑性好、强度高、耐腐蚀性好、导电和导热性优良的物理特性，在建筑、汽车、机械制造、航空航天等领域拥有极为广泛的应用[3-4] 。Al 合金作为轻质高强合金的代表已经被广泛地应用于航空航天领域，Al 合金在飞机制造中是主要的结构材料，被大量用于制造飞机的承载部件如机翼、外壳等[5]。 Ti 及其合金具有熔点和强度高、电导率和热导率小、线膨胀系数和弹性模量小、良好的低温韧性和耐腐蚀性等特点[6-8]，成为海洋、石油化工、机械制造和航空航天等工业中必不可少的工程材料。数据显示，美国将生产的约 60%的 Ti 用于飞机研发制造[9-11]。Ti 在飞机中被用作机架、纵梁、舱盖、紧固件、速动制动闸、开裂停机装置、发动机短舱等部件的制造，如图 1-1 所示[12-13]。通过焊接异种金属材料得到的焊接构件不仅能够将异种材料各自优点得到最大的发挥，还能得到某一种材料所不具备的性能[14]。源:自;751'-论.文,网·www.751com.cn/ 异种金属焊接的结构件既能降低结构成本，节约贵重金属，充分发挥不同材料的性能优势，还能满足不同工作条件下对材质的不同要求，可以承受不同的载荷、温度、压力等工作条件。所以通常情况下，将异种金属连接成一个整体构件的最好的办法就是焊接[15]。但是由于异种合金在化学和物理性质方面差异较大，并且当异种合金在焊接过程过受热熔化成液态时会发生剧烈的反应，最终导致形成大量复杂的金属间化合物[16]。在室温下，这些金属间化合物脆性较大，严重影响了异种合金整个接头的力学性能，所以大多数的异种合金不适宜采用熔焊的方法进行连接。 激光焊接技术与传统的焊接技术相比有明显的优势。激光焊接采用激光作为热源，拥有迅速的加热和冷却速度，可以精准地控制激光的加热位置、焊接线能量的大小。利用激光焊接的特点，将激光光束聚焦在很小的区域，短时间内可以在接头处形成一个能量高度集中的局部加热区，进而控制界面反应，为异种合金的焊接提供了新的思路[17-19]。