Le titane et l'aluminium ont des caractéristiques de faible densité, de force spécifique élevée et d'une bonne résistance à la corrosion. Ils sont largement utilisés dans l'aérospatiale, le transport, la fabrication de véhicules, l'industrie chimique et d'autres domaines.
Les conditions de travail complexes dans l'ingénierie moderne ont présenté des défis plus élevés aux performances du service des pièces et ont favorisé le développement et l'application de structures composites. Les composants composites composés d'alliage de titane et d'alliage d'aluminium peuvent maximiser les caractéristiques de performance des deux matériaux.
En raison des différences significatives dans les propriétés thermophysiques et mécaniques du titane et de l'aluminium, de nombreux problèmes tels que les pores et les fissures sont susceptibles de se produire pendant le processus de soudage. Parmi eux, la formation de composés intermétalliques dus aux réactions métallurgiques est l'une des raisons importantes de la détérioration de la performance des articulations de matériaux différents Ti / Al.
Alors, quelles sont les raisons de la difficulté de souder le titane et l'aluminium?
L'aluminium et le titane réagissent très facilement avec l'oxygène
1. L'aluminium réagit avec l'oxygène pour former l'AL2O3 dense et réfractaire (film d'oxyde), dont le point de fusion est aussi élevé que 2050 degré, ce qui entrave la combinaison des deux métaux parents et produit facilement des inclusions dans la soudure.
2. Le titane commence à s'oxyder à 600 degrés. Plus la température est élevée, plus l'oxydation est grave, générant du TiO2 (dioxyde de titane), formant une couche cassante intermédiaire dans la soudure, ce qui réduit la plasticité et la ténacité.
L'aluminium et le titane produisent différentes réactions à différentes températures
1. À 1460 degrés, l'aluminium et le titane forment un composé de type (titane aluminide) contenant 36,03% d'aluminium par masse, ce qui augmente la fragilité du métal.
2. À 1340 degrés, l'aluminium et le titane forment un composé Tial3 (titane essaimuminide) contenant 60% ~ 64% d'aluminium par masse.
3. Après que l'aluminium et le titane sont fondus, une solution solide de titane en aluminium est formée lorsque la fraction de masse du titane est 0. 15%.
La solubilité mutuelle de l'aluminium et du titane est très petite
1. À 665 degrés, la solubilité du titane en aluminium est 0. 26% ~ 0. 28%. À mesure que la température diminue, la solubilité diminue.
2. Lorsque la température tombe à 2 0, la solubilité du titane en aluminium tombe à 0,07%, ce qui rend difficile la combinaison des deux métaux de base.
3. La solubilité de l'aluminium dans le titane est encore plus limitée, ce qui rend très difficile la formation d'une soudure entre les deux métaux de base.
L'aluminium et le titane ont une grande absorption de gaz à haute température
1. L'aluminium liquide peut dissoudre une grande quantité d'hydrogène, mais il est presque insoluble à l'état solide. Lorsque la soudure se solidifie, l'hydrogène n'a pas le temps de s'échapper et de former des pores.
2. L'hydrogène a une grande solubilité dans le titane. À basse température, l'hydrogène se rassemble dans les pores, ce qui réduit la plasticité et la ténacité de la soudure et provoque facilement des fissures fragiles.
L'aluminium forme des composés cassants avec du titane et d'autres impuretés
1. Les oxydes formés par l'aluminium et l'oxygène augmentent la fragilité du métal et rendent le soudage difficile.
2. Le titane et l'azote forment du nitrure de titane, ce qui réduit la plasticité du métal.
3. Carbures en titane et en carbone. Lorsque la fraction de masse du carbone est supérieure à 0. 28%, la soudabilité des deux métaux parents est significativement détériorée.
L'aluminium et le titane produisent différentes réactions à différentes températures
1. La conductivité thermique de l'aluminium et du titane est très différente. L'aluminium (206.9w · m -2 · k -1) est environ 16 fois supérieur à celui de Titanium (13.8w · m -2 · k -1).
2. Les coefficients d'expansion linéaires de l'aluminium et du titane sont très différents et l'aluminium est environ 3 fois plus grand que le titane. Les fissures sont facilement générées par le stress.
Brûlure et évaporation des éléments en alliage en aluminium et en titane
1. Lorsque l'alliage en aluminium ou en aluminium fond, des éléments avec des points de fusion plus bas que lui, comme le magnésium et le zinc, commencent à brûler ou à s'évaporer.
2. Lorsque le point de fusion du titane ou de l'alliage de titane est atteint (1677 degrés), l'aluminium et d'autres éléments en alliage brûlent et s'évaporent davantage, ce qui rend la composition chimique de la soudure inégale et réduisant la résistance.
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Nicole
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