第37卷第10期 2016年10月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.37No.10 October 2016
预镀层钛合金与铝合金电弧熔针焊接头界面组织
及力学性能分析
翟庆龙
（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所超精密光学工程研究中心，长春130033）
摘要：钛合金板坡口位置预先热浸镀纯铝镀层，采用TIG电弧熔钎焊的方法连接镀层钛合金与铝合金，对比分析了有镀层和无镀层条件下形成的接头界面组织及焊缝强度。结果表明，两种条件下界面处生成相同成分的金属间化合物TiAl，，其中无镀层条件下Ti/Al界面反应层呈锯齿状，厚度4~6μm，焊缝平均拉伸强度118MPa，以脆性断裂为主：镀层条件下界面生成均匀稳定金属间化合物，厚度2μm以下，焊缝平均拉伸强度205MPa，以韧性断裂为
主镀层的人减薄了金属间化合物反应层厚度，从根本上改变了接头的断裂的方式关键词：热浸镀；Ti/AI异种金属；电弧熔钎焊；断裂机制
中图分类号：TG444.74 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2016)10012504
镀纯铝镀层，随后再进行钛/铝电弧熔钎焊，试图通过钛板表面的铝镀层缓解焊接过程中Ti/AI的不相
钛合金与铝合金以其各自优异的性能在航天航空、海洋工程、汽车化工等领域得到了广泛的应用钛合金高强，但难于加工，铝合金轻质，但是强度太低.若将钛合金与铝合金焊接形成复合构件，能克服单一材料性能上的缺陷，而且能最大限度上发挥组合构件高强、轻质的优势"．国内外对于钛/铝异种合金的焊接涉及的焊接方法包括激光焊、钎焊3、摩擦焊4等，其涉及的主要问题还是在于 Ti/A1界面反层的控制
由于钛合金和铝合金物理性能的差异，化学上
不相容，熔焊过程中过高的热输人导致大量金属间化合物在界面处生成，脆性的金属间化合物易造成焊接接头低应力破坏.激光熔钎焊Ti/Al，裂纹的萌生与扩展依赖于界面组织特征3，即界面反应层的结构直接影响焊接接头的强度
电弧熔钎焊的方法连接钛合金与铝合金，经济简便，在低熔点铝合金一侧形成熔焊接头，在高熔点钛合金一侧形成钎焊接头，由于钛合金不发生熔化，有效的控制了金属间化合物在界面的生长.一些电弧熔钎焊钛/铝异种合金的研究已取得了一些成果["]，但电弧的大热输入量，导致Ti/Al界面反应层的大量生长，严重的限制了熔钎焊接头的力学性能试验中，在焊接之前号人热浸镀环节，在钛板表面浸
收稿日期：2万方教据2
容性，对界面反应层特征进一步的改观．试验过程着重对比有、无镀层两种条件下焊接接头微观组织断口形貌以及宏观强度特征，结合分析两种条件下焊缝断裂路径，建立Ti/A1接头微观界面结构与宏观性能间的关联，
1试验方法
试验母材为2mm厚的TC4钛合金和LF6铝合金板材，试件开Y形坡口以促进钎料润湿铺展.试验分为两组，其中一组钛合金板，坡口位置预先浸镀纯铝镀层，另一组的钛板不进行任何处理，焊接过程中，填充纯铝焊丝，将铝合金板与无镀层的钛合金板以及预镀层的钛合金板分别连接
热浸镀过程是将钛合金板插入熔融液态铝中
保温3min后匀速提拉出铝液，钛板坡口表面形成一层均勾的纯铝镀层焊接装置示意图如图1所示.装配成对接接头，接头反面设置成形槽，采用交流TIG焊机进行熔钎焊
焊前将钨极置于钛合金坡口上方2~3mm.焊接工艺参数：焊接电流110A，焊接速度1.25mm/s 填充纯铝焊丝与浸镀用纯铝相同，母材、焊丝以及浸镀用纯铝镀液的化学成分如表1所示．浸镀及焊前用钢丝刷清除坡口附近的氧化膜，丙酮擦拭去除油污