Titanij i aluminij, kao dva važna lagana metalna materijala s niskom gustoćom, visokom specifičnom čvrstoćom i dobrom otpornošću na koroziju, široko se koriste u zrakoplovnim, prijevozu, proizvodnji vozila, kemijskoj industriji i drugim poljima. Međutim, u modernom inženjerstvu, složeni radni uvjeti predstavljaju veće izazove uslužnom izvedbi radnih dijelova, što promiče razvoj i primjenu kompozitnih struktura. Kompozitni članovi sastavljeni od legure od titana i aluminijske legure mogu maksimizirati karakteristike performansi dva materijala, ali njihov se postupak zavarivanja suočava s mnogim poteškoćama.
Zbog značajnih razlika između titana i aluminija u termofizičkim i mehaničkim svojstvima, poroznosti, pukotina i drugih problema skloni su se pojavljivanju tijekom postupka zavarivanja. Među njima su intermetalni spojevi formirani metalurškom reakcijom jedan od važnih razloga koji dovode do pogoršanja performansi materijalnih zglobova različitih različitih različitih zgloba. Dakle, koji su specifični razlozi za poteškoće zavarivanja titana i aluminija?
Prvo, aluminij i titan vrlo lako djeluju s kisikom. Reakcija aluminija i kisika stvorit će gustu i vatrostalnu AL2O3 (oksidni film), njegovu topljenje do 2050 stupnjeva, što će ometati kombinaciju dva baza metala, što će rezultirati zavarivanjem sklonim uključenjima. Titanij počinje oksidirati na 600 stupnjeva. Što je veća temperatura, to je jača oksidacija, stvarajući TiO2 (titanij dioksid), koji tvori intermedijarni krhki sloj unutar zavara, smanjujući na taj način plastičnost i žilavost zavara.
Drugo, aluminij i titanij će proizvesti različite reakcije na različitim temperaturama. Na 146 0 stupnjeva, oni će formirati spoj tipa Tial (Titanium aluminid) koji sadrži 36,03% masovne frakcije aluminija, povećavajući krhkost metala; Na 1340 stupnjeva, stvaranje spojeva Tial3 (titanij tri-aluminata) koji sadrže 60% do 64% masenog udjela aluminija; i kada masovni udio titana koji sadrži 0,15%, stvaranje titana u aluminijskoj čvrstoj otopini. Te reakcije povećavaju poteškoće zavarivanja.
Pored toga, međusobna topljivost aluminija i titana je vrlo mala. S 665 stupnjeva, topljivost titana u aluminiju je 0. 26% do 0. 28%, a topljivost postaje manja kako se temperatura smanjuje; Kad temperatura padne na 2 0 stupanj, topljivost titana u aluminiji smanjuje se na 0,07%. Istodobno, topljivost aluminija u titaniju još je ograničena, što donosi velike poteškoće u stvaranju zavara između dva bazna metala.
Nadalje, aluminij i titanij imaju veliku apsorpciju plina visoke temperature. Tekući aluminij može otopiti puno vodika, gotovo netopljivog u čvrstom stanju, zavari se učvršćuje kada vodik ne može pobjeći u vremenu formirat će pore. Vodik u titanu ima veliku topljivost, vodik niske temperature prikupljenog u pore, tako da je plastičnost zavarivanja, smanjenje žilavosti, sklona krhkom pucanju.
U isto vrijeme, aluminij i titanij će također tvoriti krhki spojevi s drugim nečistoćama. Aluminij i kisik formiran oksidom povećava krhkost metala; Titanij i dušik da formiraju titan nitrid, tako da se plastičnost metala smanjuje; Titanij i ugljik da formiraju karbid, kada je masni udio ugljika veći od 0. 28%, dvije bazne metalne zavarivost značajno je lošije.
Pored toga, toplinska vodljivost i koeficijent linearne ekspanzije aluminija i titana vrlo su različiti. Toplinska vodljivost aluminija (206.9wm -2- k -1) je oko 16 puta veća od onog titana (13.8wm -2- k -1); a koeficijent linearne ekspanzije aluminija je oko 3 puta veći od onog titana. Ova razlika može lako dovesti do pukotina pod stresom.
Konačno, legirajući elementi aluminija i titana lako se spaljuju i isparuju tijekom postupka zavarivanja. Kada se rastopi aluminij ili aluminijska legura, nego što je talište niskih elemenata poput magnezija, cinka itd. Počelo sagorijevati ili isparavati; Kad je stigao do tališta legure od titana ili titana (1677 stupnjeva), aluminij i drugi legirajući elementi spalili su isparavanje više, što je rezultiralo neravnomjernim kemijskim sastavom zavara i smanjenom čvrstoćom.
Ukratko, poteškoće s titanovim i aluminijskim zavarivanjem uglavnom uključuju oksidaciju aluminija i titana, reakciju na različitim temperaturama, međusobna topljivost je mala, visokotemperaturna apsorpcija plina, stvaranje krhkih spojeva s drugim nečistoćama, toplinskom vodljivošću i koeficijenta ekspanzije između različitih elemenata. Ove poteškoće treba riješiti poduzimanjem ciljanih mjera u procesu zavarivanja.
