[發明專利]Ti與Al合金的脈沖氬弧焊方法

無效

• 申請號: 201210536603.4
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103658935A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 楊利云
• 申請（專利權）人: 楊利云
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/235;B23K33/00;B23K35/28;B23K35/362;B23K103/18
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于異種材料的焊接技術領域，特別涉及一種Ti與Al合金的脈沖氬弧焊方法。?

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背景技術

鈦合金具有重量輕、強度大、耐熱性強、耐腐蝕等許多優特性，被譽為“未來的金屬”，是具有發展前途的新型結構材料。鈦及其合金不僅在航空、宇宙航行工業中有著十分重要的應用，而且已經開始在化工、石油、輕工、冶金、發電等許多工業部門中廣泛應用。鋁合金具有比強度高、加工性好、物理、力學性能優越、抗腐蝕等優點，在很多應用領域中被認為是最為經濟實用的材料。在大多數環境條件下，包括在空氣、水(或鹽水)、石油化學和很多化學體系中，鋁合金能顯示出優良的抗腐蝕性。鋁的表面具有高度的反射性。鋁通常顯示出優良的電導率和熱導率，具有高電阻率的一些特定鋁合金也已經研制成功，這些合金可用于如高轉矩的電動機中。鋁由于它的優良電導率而常被選用。在重量相等的基礎上，鋁的電導率近于銅的兩倍。鈦合金和鋁合金在工業上的應用非常重要，有很多工業交叉的領域，這使得鋁和鈦的連接具有重要意義。但是，鋁和鈦的連接難度很大。在焊接過程中，由于在室溫條件下Ti和Al之間的溶解度極小，由于鋁鈦金屬之間的熱物理化學性能相差很大，用傳統的焊接方法焊接時會產生大量的脆性的金屬間化合物，從而影響接頭性能。目前，Ti/Al?異種合金的傳統的焊接方法主要有電弧熔釬焊、擴散焊、釬焊、摩擦焊等。

擴散焊是將兩焊件緊密結合，在真空或保護氣氛中，在一定溫度和壓力下保持一段時間，使接觸面之間的原子相互擴散完成焊接。因此擴散焊依然能有效避免鋁鈦材料熔點差異較大難于連接的特點。經檢驗后證明，真空擴散焊的焊接接頭的機械強度、熱穩定性、密封性、耐腐蝕性和彈性都能滿足重要構件的技術要求。但是這種焊接方法要求真空環境下成型，從經濟生產性來看，成本較大，不適合大批量鋁鈦材料連接成型。

電弧加熱集中，熱輸入量小，操作方便，節能高效又易于實現自動化，這種焊接方法釬焊后變形很小，對裝配間隙不敏感，并且加熱時間短，消耗小，成本低，加熱區窄，加熱更為集中，熱輸入量小，熱影響區窄，釬焊后變形小。但是，在實現鋁鈦異種金屬連接成型的過程中，如果采用一般電弧釬焊方法，焊接過程有如下缺點：鈦金屬的散熱大、現有設備昂貴、生產周期長。

采用一般焊接方法很難實現Ti和Al的高效、可靠焊接。例如，液態焊接方法會產生大量脆性金屬間化合物，固態焊接方法又對接頭形式要求過于苛刻。采用熔釬焊的方法，將鋁材熔化，鈦保持固態，這樣能有效避免鈦鋁之間形成大量的脆硬的金屬間化合物，能夠獲得高強度的接頭，與熔化焊和固相焊接相比，具有明顯的優越性。

采用激光作為熱源,具有柔性好、能量密度高、光斑形式可調、熱輸入精確可控以及冷卻速度快等一系列優點。但是對焊件的裝配精度要求嚴格，并且設備成本較高。

發明內容

本發明為解決上述現有焊接技術的不足，提供一種Ti與Al合金的脈沖氬弧焊方法。?

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案，本發明的Ti與Al合金的脈沖氬弧焊方法，包括以下步驟：

1）選擇厚度為1.5-2.5mm的待連接的鈦合金板和鋁合金板，先將鈦合金板待連接面加工出坡口角為35-40°的坡口；

2）對于合金板待連接表面用砂紙充分打磨以去除其表面氧化層，并用乙醇或丙酮清洗母材表面，使待焊面的粗糙度達到Ra?1.8-3；

3）采用直徑為1.0-2.0mm的合金焊絲，其質量百分數成分為：

Si??4.9-5.8?%，

Fe??0.8-0.9?%，

Cu??0.3-0.4?%,?

Mn??0.05-0.1?%，

Mg??0.06-0.09?%，

Zn??0.12-0.19?%，

Ti??0.22-0.28?%，

余量為Al；

4）將焊絲浸入50%H₂O+50%HNO₃溶液，15-20min后用清水沖洗后烘干，再用砂紙進行打磨；

5）再在焊絲表面涂上活性劑，該活性劑的質量百分比組分為：SiO₂：31%；TiO₂：27%；Cr₂O₃：5%；CaF₂：10%；MnCl₂：24%，其余為BaCl₂；

6）將鈦合金板與鋁合金板水平對接放置，不留間隙；