Ti/Al异种金属微电阻点焊接头组织性能及形成机理

摘要

本文对0.2mm厚的TC4薄板和2A12薄板进行微电阻点焊，对各项参数对于抗拉剪力的影响进行了系统性研究，在此基础上，确定出最佳工艺参数。利用能谱仪和扫描电镜对接头的元素分布及断裂过程展开了广泛研究，使用X射线衍射仪研究接头组织的物相组成。 结果证实：焊接时间对接头的抗拉剪力未产生明显影响，焊接电流设置为4.2kA，电极压力选为110N，焊接时间选为10ms时，点焊接头可以得到最大剪切强度125.82N。点焊接头的断裂方式主要分为两种：沿熔核中心断裂和纽扣状断裂。沿熔核中心断裂的断口表现为脆性断裂的特征，纽扣状断裂的断口熔核中心处表现为韧性断裂的特征，热影响区处则表现为脆性断裂的特征。 焊接电流会显著影响微电阻点焊过程的热输入，不同的焊接电流下Ti/Al点焊接头的组织形貌各异。小析出热量下的点焊接头，熔核底部的各个区域由于成分过冷，晶粒大小以及最优生长方向都有一定差别。熔核的中心区域组织为粗大的柱状晶。对于大析出热量的接头，熔核底部的区域晶粒垂直与熔核边缘生长，因为接近电极头散热性比较好，晶体颗粒尺寸都很小。熔核的中心区域可以观察到粗大的柱状晶和“网篮”状α组织。点焊接头的热影响区域更广。 熔核与Al侧界面的冶金反应产物主要为Al3Ti，与Ti侧界面的冶金反应产物主要为AlTi3和AlTi2。熔核的内部区域主要成分为Al3Ti，熔核内部的缺陷一般出现在TiAl金属间化合物附近。接头形成过程基本可以分成“固相连接”，“钎焊连接”，“熔化连接”“熔核的形成与长大”四个阶段。

目录

第1章 绪 论

1.1 选题依据

1.2 Ti/Al异种金属焊接方法

1.3 微电阻点焊研究

1.4 Ti/Al异种金属焊接所存在的问题

1.5 研究目的和研究内容

第2章 试验材料、方法及设备

2.1试验材料

2.2试验设备及方法

第3章 Ti/Al微电阻点焊工艺研究

3.1 不同工艺参数下的接头宏观形貌

3.2 工艺参数正交优化

3.3 点焊接头的横截面形貌以及缺陷分析

3.4本章小节

第4章 Ti/Al接头微观组织及性能研究

4.1工艺参数对力学性能的影响

4.2不同断裂机制下断口的微观形貌分析

4.3工艺参数对微观组织的影响

4.4本章小节

第5章 接头的形成过程及形成机理研究

5.1点焊接头界面成分分析

5.2接头形成过程

5.3本章小结

第6章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

声明