Titaania ja alumiinia, koska kahta tärkeää kevyttä metallimateriaalia, jolla on pieni tiheys, korkea spesifinen lujuus ja hyvä korroosionkestävyys, on käytetty laajasti ilmailu-, kuljetus-, ajoneuvojen valmistuksessa, kemianteollisuudessa ja muissa kentissä. Nykyaikaisessa tekniikassa monimutkaiset työolot ovat kuitenkin korkeammat haasteet työkappaleiden palvelun suorituskykyyn, mikä edistää komposiittirakenteiden kehittämistä ja soveltamista. Titaaniseoksesta ja alumiiniseoksesta koostuvat yhdistelmäjäsenet voivat maksimoida kahden materiaalin suorituskykyominaisuudet, mutta niiden hitsausprosessilla on monia vaikeuksia.
Titaanin ja alumiinin välisten merkittävien erojen vuoksi termofysikaalisissa ja mekaanisissa ominaisuuksissa, huokoisuus, halkeamat ja muut ongelmat ovat alttiita hitsausprosessin aikana. Niiden joukossa metallurgisella reaktiolla muodostuvat metallurgiset yhdisteet ovat yksi tärkeistä syistä, jotka johtavat TI/Al -erilaisten materiaalien nivelten suorituskyvyn heikkenemiseen. Joten, mitkä ovat erityiset syyt titaanin ja alumiinin hitsaamisen vaikeuteen?
Ensinnäkin alumiini ja titaani ovat vuorovaikutuksessa erittäin helposti hapen kanssa. Alumiini- ja happireaktio tuottaa tiheää ja tulenkestävää AL2O3: ta (oksidikalvo), sen sulamispiste vuoteen 2050 asti, mikä estää kahden perusmetallin yhdistelmää, mikä johtaa hitsauksiin alttiiksi sulkeumiin. Titaani alkaa hapettua 600 asteessa. Mitä korkeampi lämpötila, sitä vakavampi hapettuminen tuottaa TiO2: ta (titaanidioksidia), joka muodostaa välituotteen hauraskerroksen hitsaukseen vähentäen siten hitsin plastisuutta ja sitkeyttä.
Toiseksi alumiini ja titaani tuottavat erilaisia reaktioita eri lämpötiloissa. 146 0 asteessa ne muodostavat tialin (titaanialumiini) -tyyppisen yhdisteen, joka sisältää 36,03% alumiinin massafraktiosta, mikä lisää metallin haurautta; 1340 asteessa tial3: n (titaani-aluminaatti) yhdisteiden muodostuminen, joka sisältää 60%-64% alumiinin massafraktiosta; ja kun titaanin massajake, joka sisältää 0,15%, titaanin muodostuminen alumiinin kiinteässä liuoksessa. Nämä reaktiot lisäävät hitsauksen vaikeuksia.
Lisäksi alumiinin ja titaanin keskinäinen liukoisuus on hyvin pieni. 665 asteessa titaanin liukoisuus alumiiniin on 0. 26% - 0. 28%, ja liukoisuus pienenee, kun lämpötila laskee; Kun lämpötila laskee 2 0 asteeseen, titaanin liukoisuus alumiiniin laskee 0,07%: iin. Samanaikaisesti alumiinin liukoisuus titaaniin on vieläkin rajoitetumpi, mikä tuo suuria vaikeuksia hitsausten muodostumiselle kahden perusmetallin välillä.
Lisäksi alumiinilla ja titaanilla on paljon korkean lämpötilan kaasun imeytymistä. Nestemäinen alumiini voi liuottaa paljon vetyä, melkein liukenematonta kiinteään tilaan, hitsaus jähmettyy silloin, kun vety ei pääse paeta ajoissa. Titaanin vetyllä on suuri liukoisuus, matalan lämpötilan vety, joka on kerätty huokosiin, niin että hitsausplastisuus, sitkeyden vähentäminen, joka on alttiita hauraamaan halkeamista.
Samanaikaisesti alumiini ja titaani muodostavat myös hauraita yhdisteitä muiden epäpuhtauksien kanssa. Oksidin muodostama alumiini ja happi lisäävät metallin haurautta; Titanium ja typpi titaanitridin muodostamiseksi siten, että metallin plastisuus vähenee; Titanium ja hiili karbidin muodostamiseksi, kun hiilen massafraktio on suurempi kuin 0. 28%, kaksi kantametallihitsausta on huomattavasti huonompi.
Lisäksi alumiinin ja titaanin lineaarisen laajentumisen lämmönjohtavuus ja kerroin ovat hyvin erilaisia. Alumiinin lämmönjohtavuus (206.9WM -2- k -1) on noin 16 kertaa suurempi kuin titaani (13.8wm -2- k -1); ja alumiinin lineaarisen laajentumisen kerroin on noin 3 kertaa suurempi kuin titaani. Tämä ero voi helposti johtaa halkeamiin stressin alla.
Lopuksi alumiinin ja titaanin seostavat elementit poltetaan helposti ja haihdutetaan hitsausprosessin aikana. Kun alumiini- tai alumiiniseos sulaminen, kuin sen pienen elementtien, kuten magnesiumin, sinkki jne. Sulamispiste, alkoi polttaa tai haihtua; Saavuttuaan titaani- tai titaaniseoksen sulamispisteen (1677 astetta), alumiini ja muut seostuselementit polttivat enemmän haihtumista, mikä johti hitsauksen epätasaiseen kemialliseen koostumukseen ja vähentyneeseen lujuuteen.
Yhteenvetona voidaan todeta, että titaani- ja alumiinihitsausvaikeudet sisältävät pääasiassa alumiinin ja titaanin hapettumisen, reaktion eri lämpötiloissa, keskinäinen liukoisuus on pieni, korkean lämpötilan kaasun imeytyminen, hauraiden yhdisteiden muodostuminen muiden epäpuhtauksien kanssa, lämmönjohtavuus ja eron lämpötilakerroin. Nämä vaikeudet on ratkaistava ottamalla kohdennetut toimenpiteet hitsausprosessissa.
