輕質(zhì)金屬

焊接時(shí)候常見(jiàn)問(wèn)題：

（1）相容性差。鈦和鋁的相互溶解度小。在665℃時(shí)鈦在鋁中的溶解度為0.26%-0.28%，溫度降為20℃時(shí)，鈦在鋁中的溶解度降至0.07%，使兩種金屬很難融合。鋁在鈦中的溶解度更小，使兩種金屬融合形成固溶體焊縫較為困難。

（2）氧化問(wèn)題。鈦和鋁都極易氧化，阻礙界面的結(jié)合。鈦在600℃開(kāi)始氧化形成TiO2，在焊縫及界面形成中間脆性層，鋁及鋁合金表面形成的致密氧化膜Al2O3，阻礙了兩種金屬的結(jié)合，而且焊縫容易夾雜，增加焊縫的脆性。

（3）氣孔問(wèn)題。氫在鈦中的溶解度很大，低溫時(shí)容易聚集形成氣孔使焊縫的塑性、韌性降低，產(chǎn)生脆裂。液態(tài)鋁可以溶解大量氫，但固態(tài)時(shí)幾乎不溶解，降低焊接接頭的質(zhì)量。

（4）脆性相問(wèn)題。鈦和鋁在1460℃時(shí)反應(yīng)形成TiAl 型金屬間化合物； 1340℃時(shí)反應(yīng)形成Ti3Al 型金屬間化合物。鈦與氮反應(yīng)形成脆性的氮化物。鈦和碳反應(yīng)形成碳化物，當(dāng)含碳量大于0.28% 時(shí)，焊接性顯著變差。這些化合物的存在降低焊縫的塑性和強(qiáng)度。

（5）焊接變形問(wèn)題。鈦和鋁的熱導(dǎo)率和線脹系數(shù)相差很大，造成焊接變形比較大。在焊接應(yīng)力和脆性組織的共同作用下，容易產(chǎn)生裂紋。

鈦合金母材與焊核的界面不平整，而鋁合金母材與焊核的界面處平整光滑。焊核處形成了Ti-Al 系金屬間化合物，使接頭性能變差。以TIG 焊為輔助，進(jìn)行了Al6061-T6 鋁合金和Ti6Al4V鈦合金的攪拌摩擦焊。焊接時(shí)TIG 焊熱源在攪拌頭前對(duì)鈦合金進(jìn)行預(yù)熱。研究顯示，攪拌摩擦焊時(shí)易在界面底部形成未焊合，降低焊縫的強(qiáng)度。TIG 輔助攪拌摩擦焊有助于消除底部的未焊合，提高接頭強(qiáng)度。TIG 輔助攪拌摩擦焊接頭的強(qiáng)度可達(dá)300MPa，約為鋁合金母材的91%。鈦棒的最佳浸鋁溫度和時(shí)間分別是680℃和25min，擴(kuò)散焊接最佳溫度為490℃、壓力10MPa、時(shí)間為20min。在此工藝條件下鈦/ 鋁接頭的抗拉強(qiáng)度可達(dá)180MPa。采用在鈦合金表面預(yù)先熱浸鋁的工藝，在640℃將鈦與鋁真空擴(kuò)散焊，保溫時(shí)間為90 min。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鈦合金與浸鋁層一側(cè)的界面處有TiAl 和TiAl3 生成，在鋁合金一側(cè)的擴(kuò)散過(guò)渡區(qū)只有鋁合金的固溶區(qū)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)化合物。整個(gè)鈦/ 鋁擴(kuò)散接頭過(guò)渡區(qū)的顯微硬度在420-570HM 之間

鈦合金和鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐蝕性好等特點(diǎn)，在航空航天、交通運(yùn)輸、車輛制造、化工領(lǐng)域等具有廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代工程中復(fù)雜工況條件對(duì)工件的服役性能提出了更高的挑戰(zhàn)，促進(jìn)了復(fù)合結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用。由鈦合金和鋁合金構(gòu)成的復(fù)合構(gòu)件可最大限度發(fā)揮兩種材料的性能特點(diǎn)。

由于鈦合金和鋁合金在熱物理性能和力學(xué)性能上存在顯著的差異，造成了兩者在焊接過(guò)程當(dāng)中容易出現(xiàn)氣孔、裂紋等諸多問(wèn)題。其中由于冶金反應(yīng)形成金屬間化合物是造成Ti/Al 異種材料接頭性能惡化的重要原因之一。高效的實(shí)現(xiàn)鈦合金和鋁合金的焊接，并獲得滿意的接頭性能，一直是異種材料焊接領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)。

輕質(zhì)路堤主要指用輕質(zhì)(粉煤灰)或超輕質(zhì)材料（聚苯乙烯泡沫塑料，英文縮寫為EPS)填筑的路基。

定義

輕質(zhì)路堤主要指用輕質(zhì)(粉煤灰)或超輕質(zhì)材料（聚苯乙烯泡沫塑料，英文縮寫為EPS)填筑的路基 。2100433B

本項(xiàng)目以大型復(fù)雜曲面異質(zhì)金屬輕質(zhì)結(jié)構(gòu)夾層板的制造和性能表征為目標(biāo)，開(kāi)展輕質(zhì)結(jié)構(gòu)夾芯基于快速成型間接制造的工藝研究，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)夾層板的異質(zhì)金屬激光深穿透焊接組裝工藝研究，夾層板強(qiáng)動(dòng)載荷動(dòng)態(tài)特性表征研究，重點(diǎn)解決三方面的關(guān)鍵問(wèn)題：（1）大型復(fù)雜曲面輕質(zhì)結(jié)構(gòu)基于快速成型間接制造工藝及精度傳遞規(guī)律；（2）大型復(fù)雜曲面輕質(zhì)結(jié)構(gòu)夾層板組裝工藝及異質(zhì)金屬激光深穿透焊接工藝優(yōu)化機(jī)理，如：激光深穿透焊接異質(zhì)金屬中的能量傳輸與溫度場(chǎng)分布，異質(zhì)金屬激光深穿透焊接界面金屬擴(kuò)散與金屬間化合物生成量的協(xié)調(diào)控制，異質(zhì)金屬激光深穿透焊接熔質(zhì)成分分布與熔池流動(dòng)特征，大型夾層板激光深穿透焊接應(yīng)力的產(chǎn)生、演化規(guī)律；（3）基于幾何構(gòu)型特征的異質(zhì)金屬輕質(zhì)結(jié)構(gòu)夾層板在強(qiáng)動(dòng)載荷下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和變形機(jī)制。本項(xiàng)目研究的大型復(fù)雜曲面異質(zhì)金屬輕質(zhì)結(jié)構(gòu)夾層板在交通、微電子、海洋采油、航空航天、生物、醫(yī)療、建筑等高科技及高技術(shù)領(lǐng)域中有著重要的意義。