夹Ti合金层激光焊接高比分SiCp/2024铝基复合材料

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高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料由于具有比铝合金和钛合金高出一倍的比刚度,低热胀系数以及尺寸稳定性,已经被广泛应用在航空、航天、电子封装等领域。但随着复合材料中增强相体积分数的增加,材料的可焊接性下降,传统焊接方法很容易产生裂纹等缺陷,而且会导致增强相与基体反应,形成针状Al4C3,很难形成高强度的接头,本文针对上述问题,采用Ti-6Al-4V材料作为中间添加层材料,以激光作为热源,利用Ti与母材中的增强相颗粒之间发生的原位反应,实现了高体积分数(45%)SiCP/2024铝基复合材料的焊接,并对焊缝接头的强度与断裂行为进行了测试分析,深入研究了焊缝的物相结构与熔池结晶行为。选择不同厚度的(0.31.0mm)的Ti-6Al-4V箔作为中间层,试验研究了激光能量与中间层厚度对焊缝成形与界面组织形态的影响规律。试验结果显示采用较薄的Ti-6Al-4V箔(d≤0.3mm)作为中间层,焊缝组织不存在界面反应层,接头断裂在焊缝中心,具有较高的抗拉强度,获得最大的抗拉强度为125.6MPa ,达到了母材的50%。采用较厚的Ti-6Al-4V箔(d≥0.5mm)作为中间层时,焊缝与母材之间形成明显界面反应层,拉伸试验中,接头均断裂在界面处,拉伸强度较低。通过SEM电子显微镜、EDS能谱分析及XRD电子衍射确定了焊缝组织中各物相的组成,主要为Ti5Si3、AlTi3和TiC三种物相,其结晶顺序为TiC→Ti5Si3→AlTi3,并重点研究了原位反应生成的TiC的生长过程。
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