钛\铝特种氩弧焊工艺

钛合金和铝合金以其优异的屈强比、良好的耐蚀性和抗疲劳性能，广泛应用于航空航天、舰船、高档汽车等工业中。随着运载设备轻量化技术的进步和需求，钛/铝复合结构受到了广泛重视，钛和铝两种金属的焊接成为亟待解决的课题。

鉴于钛和铝物理化学性质的差异，两者实现熔焊结合面临残余应力大、生成脆性相多等难题。本书在综述了钛与铝焊接研究现状的基础上，根据熔钎焊技术原理进行了钛与铝的氩弧焊技术探索。本书的主要特色如下：

① 采用改进的填丝钨极氩弧焊和脉冲熔化极氩弧焊对钛与铝进行了氩弧熔钎焊，阐述了连接工艺（包括焊丝合金成分、焊接热输入等）对Ti/Al接头焊接区组织特征的影响。

② 通过对接头焊接区元素分布与物相结构的研究和分析，阐述了钛与铝异种金属的结合机理，并进一步阐明了氩弧焊工艺、焊接区显微组织、钛与铝结合机理之间的内在联系。

③ 通过对接头中焊接裂纹的形成机制与扩展行为的研究，阐述了氩弧焊工艺、焊接区显微组织、焊接裂纹之间的联系。

本书的研究工作得到山东大学李亚江教授、王娟教授，中北大学李志勇教授、张英乔副教授的悉心指导；本书的编写还获得国家自然科学基金项目（No.51175303、No.51805492）和山西省自然科学基金（201801D221149）的资助，在此一并表示衷心感谢。

鉴于作者水平有限，书中疏漏之处在所难免，恳请广大读者谅解和批评指正。

著者

2019年6月

钛合金和铝合金广泛应用于航空航天、舰船和汽车等工业中，钛/铝复合结构也得到越来越多的重视，实现钛与铝的可靠连接具有重要意义。

本书以作者多年的技术和科研经验为基础，全面阐述了国内外钛与铝焊接技术的新进展，涉及连接方法、工艺改进、结合机理、焊接缺陷及断裂行为等新理论和技术成果。内容包括：介绍了一种新的熔钎焊技术并综述了钛与铝异种材料熔钎焊技术；对钛与铝进行了钨极氩弧熔钎焊、熔化极氩弧熔钎焊工艺探索和理论分析；相对完整地阐述了钛与铝氩弧熔钎焊的连接机制，阐述了钛与铝的界面结合机理；还重点介绍了钛与铝氩弧熔钎焊接头焊接裂纹和断裂行为等。

本书可供从事焊接技术、异种金属连接与材料开发、航空航天等专业的工程技术人员使用,也可供高等院校师生、科研院(所)和企事业单位的科研人员阅读和参考。

第1章概述

1.1钛/铝异质焊接的意义001

1.1.1钛合金的特种应用001

1.1.2铝合金的特种应用006

1.1.3钛/铝复合结构的应用前景008

1.2钛与铝熔焊特点009

1.3钛与铝焊接现状011

1.3.1扩散焊012

1.3.2摩擦焊014

1.3.3钎焊016

第2章钛/铝熔钎焊技术

2.1熔钎焊原理及特点019

2.2钛与铝熔钎焊现状021

2.2.1焊接方法021

2.2.2工艺改进023

2.2.3焊接接头的结合机理025

2.2.4焊接缺陷及断裂行为027

2.3钛/铝氩弧焊研究设计029

2.3.1组织性能分析思路030

2.3.2研究方法030

第3章钛/铝钨极氩弧焊

3.1焊接工艺及参数034

3.1.1焊材选用034

3.1.2焊接工艺设计037

3.1.3焊接接头成形038

3.2焊接接头组织特征041

3.2.1焊接热影响区041

3.2.2铝侧熔合区046

3.2.3焊缝048

3.2.4钛/铝结合区054

3.3焊接接头的力学性能062

3.3.1显微硬度分布062

3.3.2接头的强度066

3.4小结067

第4章钛/铝熔化极氩弧焊

4.1钛/铝无坡口熔化极氩弧焊069

4.1.1焊接工艺及参数069

4.1.2焊接接头组织特征073

4.1.3焊接接头显微硬度081

4.1.4小结083

4.2钛/铝开坡口熔化极氩弧焊084

4.2.1焊接工艺及参数084

4.2.2钛/铝结合区组织特征088

4.2.3焊接接头的力学性能092

4.2.4小结093

第5章钛/铝结合机理

5.1钛/铝结合区相结构095

5.1.1钨极氩弧焊095

5.1.2不开坡口的熔化极氩弧焊098

5.1.3开坡口的熔化极氩弧焊100

5.2钛/铝结合区元素分布101

5.2.1钨极氩弧焊101

5.2.2熔化极氩弧焊106

5.3钛/铝界面形成107

5.3.1Ti/Al熔合区107

5.3.2Ti/Al钎焊界面110

5.3.3Si的扩散113

5.4小结115

第6章焊接缺陷及断裂

6.1焊接裂纹116

6.1.1铝侧焊接热影响区116

6.1.2焊缝117

6.1.3钛/铝结合区118

6.2钛/铝结合区焊接应力120

6.2.1应力分布121

6.2.2裂纹的形成127

6.3焊接接头的断裂131

6.3.1填丝钨极氩弧焊接头131

6.3.2脉冲熔化极氩弧焊接头136

6.4小结140

参考文献141

钛合金和铝合金广泛应用于航空航天、舰船和汽车等工业中，钛/铝复合结构也得到越来越多的重视，实现钛与铝的可靠连接具有重要意义。

本书以作者多年的技术和科研经验为基础，全面阐述了国内外钛与铝焊接技术的新进展，涉及连接方法、工艺改进、结合机理、焊接缺陷及断裂行为等新理论和技术成果。内容包括：介绍了一种新的熔钎焊技术并综述了钛与铝异种材料熔钎焊技术；对钛与铝进行了钨极氩弧熔钎焊、熔化极氩弧熔钎焊工艺探索和理论分析；相对完整地阐述了钛与铝氩弧熔钎焊的连接机制，阐述了钛与铝的界面结合机理；还重点介绍了钛与铝氩弧熔钎焊接头焊接裂纹和断裂行为等。

本书可供从事焊接技术、异种金属连接与材料开发、航空航天等专业的工程技术人员使用,也可供高等院校师生、科研院(所)和企事业单位的科研人员阅读和参考。

1 本书是目前国内不多见的、全面介绍钛与铝先进连接技术方面的专著。

2 内容全面、系统性强，便于相关人员自学。

3 具有一定的理论创新和较强的实用价值。