Титан і алюміній, як два важливі легкі металеві матеріали з низькою щільністю, високою специфічною міцністю та хорошою корозійною стійкістю, широко використовувались у аерокосмічній, транспорті, виробництві транспортних засобів, хімічній промисловості та інших галузях. Однак у сучасній інженерії складні умови праці становлять більш високі проблеми для виконання служб роботи, що сприяє розробці та застосуванню композиційних структур. Композитні члени, що складаються з титанського сплаву та алюмінієвого сплаву, можуть максимізувати характеристики продуктивності двох матеріалів, але їх процес зварювання стикається з багатьма труднощами.
Через суттєві відмінності між титаном та алюмінієм у термофізичних та механічних властивостях, пористість, тріщини та інші проблеми схильні до процесу зварювання. Серед них інтерметалічні сполуки, утворені металургійною реакцією, є однією з важливих причин, що призводить до погіршення продуктивності суглобів матеріалу різної різниці Ti/Al. Отже, які конкретні причини складності зварювання титану та алюмінію?
По -перше, алюміній та титан дуже легко взаємодіють з киснем. Алюмінієва та киснева реакція генеруватиме щільну та рефрактерну AL2O3 (оксидна плівка), його температуру плавлення до 2050 градусів, що перешкоджатиме комбінації двох основних металів, що призводить до схильності до звикань до включення. Титан починає окислюватись на 600 градусів. Чим вище температура, тим сильніше окислення, генерування TiO2 (діоксид титану), який утворює проміжний крихкий шар всередині зварного шва, тим самим зменшуючи пластичність і міцність зварного шва.
По -друге, алюміній та титан будуть виробляти різні реакції при різних температурах. При 146 0 ступінь вони утворюватимуть сполуку типу (титановий алюмінід), що містить 36,03% масової фракції алюмінію, збільшуючи крихкість металу; При 1340 градусах утворення сполук TIAL3 (Titanium Tri-Salumint), що містять від 60% до 64% масової фракції алюмінію; і коли масова частка титану, що містить 0,15%, утворення титану в алюмінієвому твердій розчині. Ці реакції збільшують складність зварювання.
Крім того, взаємна розчинність алюмінію та титану дуже мала. При 665 градусах розчинність титану в алюмінієві 0. Коли температура падає до 2 0 градус, розчинність титану в алюмінієві зменшується до 0,07%. У той же час, розчинність алюмінію в титану ще більш обмежена, що приносить великі труднощі у утворенні швів між двома базовими металами.
Крім того, алюміній та титан мають велику кількість високотемпературного поглинання газу. Рідкий алюміній може розчиняти багато водню, майже нерозчинний у твердому стані, зварювання твердне, коли водень не може вирватися в часі, утворюється пори. Водень у титані має велику розчинність, низькотемпературний водень, зібраний у пори, так що пластичність зварювання, зменшення міцності, схильні до крихких розтріскувань.
У той же час, алюміній та титан також утворюватимуть крихкі сполуки з іншими домішками. Алюміній та кисень, утворені оксидом, збільшує крихкість металу; Титан і азот утворюють нітрид титану, так що пластичність металу знижується; Титан і вуглець утворюють карбід, коли масова частка вуглецю більша, ніж 0. 28%, дві зварюваність основного металу значно гірше.
Крім того, теплопровідність та коефіцієнт лінійного розширення алюмінію та титану дуже різні. Теплопровідність алюмінію (206.9wm -2- k -1) приблизно в 16 разів більша, ніж у титану (13.8wm -2- k -1); і коефіцієнт лінійного розширення алюмінію приблизно в 3 рази більший, ніж у титану. Ця різниця може легко призвести до тріщин під стресом.
Нарешті, леговані елементи в алюмінієві та титані легко спалюються та випарюються під час процесу зварювання. Коли плавлення алюмінію або алюмінієвого сплаву, ніж його температура плавлення низьких елементів, таких як магній, цинк тощо. Досягнувши температури плавлення титану або титану (1677 градусів), алюміній та інші леговані елементи спалювали випаровування більшої кількості, що призводить до нерівномірного хімічного складу зварювання та зниження міцності.
Підсумовуючи, труднощі з титаном та алюмінієвим зварюванням в основному включають окислення алюмінію та титану, реакцію при різних температурах, взаємна розчинність-це невелика, високотемпературна поглинання газу, утворення крихких сполук з іншими домішками, теплопровідністю та коефіцієнтом термічних розширень різниці між спаленими епізодиами та іншими особами. Ці труднощі потрібно вирішити, вживаючи цілеспрямовані заходи в процесі зварювання.
