异种金属的焊接研究进展 -学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

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专题‖综『述
topic Summ ARY
焊接行业热点话题、重点方向的专题阐述与分析
MODERN WELDING TECHINOL、OG置
异种金属的焊接硏究进展
welding research progress of dissimilar metals
中国船舶重工集团公司第七二五研究所张文毓
摘要]本文对异种金属(铝一钢、铜一钢、钛一钢、Mg/AN、TA、CuAN)的焊接研究现状、异种金属的焊接应用、异种
金属的焊接发展等方面进行了分析,希望对异种金属的焊接研究有所裨益。
关键词]异种金属;焊接;研究现状;应用
焊接在现代的工业生产中,已成扩散焊、电弧焊、激光焊和磁脉冲焊因在性能与经济上优势互补,具有广
为一种重要的金属加工工艺方法,广等。
阔的应用前景。
泛地应用于造船、航空、航天、汽车
铝钢之间的焊接,一直是焊接领
世界各国的研究者对铜和钢的焊
工业及机械制造等许多现代工业部『门、域的难点和热点问题,其中脆性金属接进行了实验和理论分析,目前常用
随着科学技术的发展,异种金属的焊间化合物的生成是影响接头性能的主的焊接方法有熔焊、压焊、钎焊和熔
接技术发展越来越快,并且质量要求要因素。压力焊和钎焊由于基体可以焊-钎焊等。
也越来越高。为适应焊接技术发展的在焊接过程中保持固态,同时焊接热
每种方法都具有各自的特点和应
需要,研究异种金属的焊接工艺技术输入容易控制,因此接头的性能一般用范围。其中冷金属过渡焊接是一种
已成为焊接领域的一种发展趋势"。不受限于金属间化合物的厚度,比较比较新的焊接方法,应用前景广阔。
1异种金属的焊接研究现状
适于铝钢之间的焊接,但是这种焊接在铜一钢焊接接头结合机理方面的研究,
方法效率较低,对工件的尺寸和形状多集中于对青铜和钢焊接后的接头组
1.1铝钢异种金属焊接研究现状
有特殊的要求,不适于大批量生产。织方面,对于紫铜与钢的焊接还需要
近年来,环保问题越来越受到重
而熔焊方法比较灵活,效率较高,但进行进一步探讨。
视,汽车工业为了节约燃料、保护环
是金属间化合物又成为不可避免的附1.3钛钢异种金属焊接研究现状
境、不断努力减轻汽车重量,因此对
加产物。虽然采用熔钎结合的方法已
用熔焊焊接钢与钛及钛合金,焊
汽车用材料提出了更高的要求。增加
铝材的使用量是其中的重要措施之
经获得了很好的效果,但是对于金属缝产生TFe、TiFe2及TC脆性化合物,
间化合物的生长动力学以及如何促进焊后容易产生裂纹,因此一般不采用
所以在汽车工业生产中,采用“钢铝”
铝合金熔体润湿钢板表面等方面还没熔焊方法(指焊条电弧焊、埋弧自动
双金属焊接结构成为汽车轻量化的首
有系统研究,因此,解决上述问题对焊及CO2气体保护焊)。在焊接生产中,
选方案,这必然涉及到铝和钢两种材
料之间的连接。
于促进高效的焊接方法在铝钢焊接中多采用真空扩散焊、真空电子束焊
的应用具有重要的意义
目前,应用于铝和钢连接的焊接
钎焊及氩弧焊等方法可获得优良的钢
方法主要有:压焊(滚焊与爆炸焊、
1.2铜钢异种金属焊接研究现状
与钛及钛合金的焊接接头的。
随着经济的迅速发展和科学技术
摩擦焊、搅拌摩擦焊)、钎焊、熔焊、
钛合金与高强钢是广泛地用于航
作者简介:张文毓(1968-),女,1990年7月毕业于西北
的不断进步,新材料、新工艺、新设空航天、空间技术、核能、船舶等武
工业大学金属材料及其热处理专业,获学上学位:高工备不断酒现,对零部件的性能提出了器装备领域的重要材料,钛合金与不
程师,曾从事钛及钛合金课题工作,现主要从事情报研究
工作
更高的要求。采用钢和铜复合零部件,锈钢的连接可以采用真空钎焊、扩散
J-10现代焊接2011年第11期总第107期
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opic Summary
MODERN WELDI
焊、摩擦焊等方法,能够获得性能良
Mg、AI均属于轻质非铁金属材料,导热性非常好,极易氧化。纯铝的熔
好的接头。航空某部件中存在TC4钛被广泛应用于航空航天、汽车、电子点为60℃,密度为27gym,导热导电
合金与42CM钢之间的连接,采用扩等高新领域,Mg和A的焊接问题则是性仅次于铜、银。铜和铝都容易氧化
散焊和钎焊的方法获得优质的接头。其作为实用工程材料必然涉及的一个但抗腐蚀性能好。
航天器推进系统中的异种金属导问题。目前的研究中接头结合区易形
铜与铝可以采用钎焊、熔焊和压
管结构大量采用了钛合金与不锈钢,成高硬度的Mg-A系脆性相,会严重降焊的方法进行焊接,生产中常用的方
它们之间至今还采用机械连接加密封低接头组织的塑性,因此母材及焊接法有:钎焊、摩擦焊、冷压焊。冷压
胶脂的组合方法进行连接,密封程度方法的选用将成为今后Mg和A焊接的焊是一种很有发展前途的焊接方法,
低、接头性能差,并且密封物质一旦重点。进一步开展Mg和AI的焊接工艺尤其是焊接塑性变形量较大的异种金
侵入导管结构内部,将会造成严重的和基础理论研究,对推动MgAl异种金属更为合适。
后果。采用高频感应钎焊的方法,能属焊接接头应用有重要的意义。
铝合金与其它材料的连接还有铝
够获得高密封性能、高力学性能的钎1.5TVA异种金属的焊接研究现状铜双金属片、铝铜导管结构、铝铜散
焊接头,杜绝了杂质侵入导管结构中
铝合金和钛合金可采用熔钎焊、热器、铝铜热管结构等。
的可能性,并且能够大大提高一次连真空钎焊、高频感应钎焊、摩擦焊、
接的成功性和生产效率
扩散焊和超塑成型散连接等方法来2异种金属的焊接应用
1.4Mg/A异种金属的焊接研究现状连接,铝合金与钛合金都是易氧化的
随着镁合金在汽车、电子、航空
目前镁合金的研究和开发应围绕金属、相互溶解度非常小、高温吸气航天等高新技术领域的逐渐推广应用,
提高材料的强度、塑性、韧性、抗腐性很大、易形成脆性化合物等问题,镁合金与其他金属的连接问题将是今
蚀以及抗疲劳等综合性能来开展,新因此连接时还是存在一定的困难。熔后镁合金焊接的前沿课题"。例如在汽
型合金的开发可通过采用新的合金元钎焊的方法与铝合金和钢之间的连接车制造方面,将会遇到镁合金与钢、
素、新的抗腐蚀处理工艺等途径实现。相似,受接头型式的限制。摩擦焊铝镁合金与铝合金的熔焊问题;在自行
除了镁合金的设备开发、合金系研发、合金与钛合金需要添加纯铝作为中间车制造中,还需要解决镁合金和铝合
熔炼外,镁合金研究的一个关键问题层,能获得塑形相当好的焊接接头。金管接头的钎焊问题等。由于镁合金
是镁合金与其他金属的焊接问题。Mg扩散焊方法的应用需要铝合金与钛合密度低、熔点低、热导率和电导率大
和A的表面容易形成氧化膜(MgO、金之间形成楔形的沟槽,通过铝合金并且热膨胀系数大、易氧化,且氧化
AO2),采用一般的焊接工艺难以得的变形与扩散而形成接头。与铝合金物的熔点很高,使镁合金和铝合金异
到良好的焊接接头,并在焊缝中极易和不锈钢之间的钎焊相同,采用真空种金属的焊接过程中会产生一系列的
形成大量的Mg-A?系脆性金属间化合物。钎焊方法由于焊接时间较长,容易产困难,因此,解决MgA异种金属的焊
因此,采用先进的连接方法对MgN异生金属间化合物,而影响接头性能,接难题已经成为国内外众多研究者关
种金属进