Le titane et l'aluminium, comme deux matériaux métalliques légers importants à faible densité, une résistance spécifique élevée et une bonne résistance à la corrosion, ont été largement utilisés dans l'aérospatiale, le transport, la fabrication de véhicules, l'industrie chimique et d'autres domaines. Cependant, dans l'ingénierie moderne, les conditions de travail complexes posent des défis plus élevés aux performances du service des pièces, ce qui favorise le développement et l'application des structures composites. Les membres composites composés d'alliage de titane et d'alliage d'aluminium peuvent maximiser les caractéristiques de performance des deux matériaux, mais leur processus de soudage fait face à de nombreuses difficultés.
En raison des différences significatives entre le titane et l'aluminium dans les propriétés thermophysiques et mécaniques, la porosité, les fissures et d'autres problèmes sont susceptibles de se produire pendant le processus de soudage. Parmi eux, les composés intermétalliques formés par la réaction métallurgique sont l'une des raisons importantes conduisant à la détérioration de la performance des articulations des matériaux de dissemblance Ti / Al. Alors, quelles sont les raisons spécifiques de la difficulté de souder le titane et l'aluminium?
Tout d'abord, l'aluminium et le titane interagissent très facilement avec l'oxygène. La réaction en aluminium et en oxygène génèrera un AL2O3 dense et réfractaire (film d'oxyde), son point de fusion jusqu'à 2050 degré, ce qui entravera la combinaison des deux métaux de base, entraînant des soudures sujets aux inclusions. Le titane commence à s'oxyder à 600 degrés. Plus la température est élevée, plus l'oxydation est grave, générant du TiO2 (dioxyde de titane), qui forme une couche cassante intermédiaire dans la soudure, réduisant ainsi la plasticité et la ténacité de la soudure.
Deuxièmement, l'aluminium et le titane produiront différentes réactions à différentes températures. À 146 0 degré, ils formeront un composé de type (titane aluminide) contenant 36,03% de la fraction de masse de l'aluminium, augmentant la fragilité du métal; À 1340 degré, la formation de composés Tial3 (Titane tri-amiminé) contenant 60% à 64% de la fraction de masse de l'aluminium; et lorsque la fraction de masse du titane contenant 0,15%, la formation de titane dans une solution solide en aluminium. Ces réactions augmentent la difficulté du soudage.
De plus, la solubilité mutuelle de l'aluminium et du titane est très petite. À 665 degrés, la solubilité du titane en aluminium est 0. 26% à 0. 28%, et la solubilité devient plus petite à mesure que la température diminue; Lorsque la température tombe à 2 0, la solubilité du titane en aluminium diminue à 0,07%. Dans le même temps, la solubilité de l'aluminium en titane est encore plus limitée, ce qui entraîne de grandes difficultés à la formation de soudures entre les deux métaux de base.
De plus, l'aluminium et le titane ont beaucoup d'absorption de gaz à haute température. L'aluminium liquide peut dissoudre beaucoup d'hydrogène, presque insoluble à l'état solide, la soudure se solidifie lorsque l'hydrogène ne peut pas s'échapper dans le temps formera les pores. L'hydrogène en titane a une grande solubilité, l'hydrogène à basse température recueilli en pores, de sorte que la plasticité de soudure, la réduction de la ténacité, sujette à la fissuration cassante.
Dans le même temps, l'aluminium et le titane formeront également des composés cassants avec d'autres impuretés. L'aluminium et l'oxygène formés par l'oxyde augmentent la fragilité du métal; Le titane et l'azote pour former du nitrure de titane, de sorte que la plasticité du métal est réduite; Le titane et le carbone pour former du carbure, lorsque la fraction de masse du carbone est supérieure à 0.
De plus, la conductivité thermique et le coefficient d'expansion linéaire de l'aluminium et du titane sont très différents. La conductivité thermique de l'aluminium (206.9wm -2- k -1) est environ 16 fois supérieure à celle du titane (13.8wm -2- k -1); et le coefficient d'expansion linéaire de l'aluminium est environ 3 fois supérieur à celui du titane. Cette différence peut facilement entraîner des fissures sous stress.
Enfin, les éléments d'alliage en aluminium et en titane sont facilement brûlés et évaporés pendant le processus de soudage. Lorsque l'aluminium ou l'alliage en aluminium fonte, son point de fusion de faibles éléments tels que le magnésium, le zinc, etc. a commencé à brûler ou à s'évaporation; Lorsqu'il a atteint le point de fusion de l'alliage de titane ou de titane (1677 degré), l'aluminium et d'autres éléments d'alliage ont brûlé l'évaporation de plus, entraînant une composition chimique inégale de la soudure et une résistance réduite.
En résumé, les difficultés de soudage en titane et en aluminium incluent principalement l'oxydation de l'aluminium et du titane, la réaction à différentes températures, la solubilité mutuelle est une petite absorption de gaz à haute température, la formation de composés fragiles avec d'autres impuretés, la conductivité thermique et les coefficients de détente thermique de la différence entre les éléments d'allaits brûlés et d'autres aspects. Ces difficultés doivent être résolues en prenant des mesures ciblées dans le processus de soudage.
