強磁場下鋁合金及鈦合金擴散連接行為研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的鋁合金熔焊過程中，較大的比熱和線膨脹系數(shù)使焊接能量損失大，極易產(chǎn)生氧化膜夾渣、焊接變形和裂紋；鈦合金在加工時容易產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，傳統(tǒng)的加工過程不易滿足高精度高弧度的要求。而擴散連接由于其焊接溫度低，精度高可以為上述問題提供一種解決思路，但是擴散連接由于其效率低下而在應(yīng)用上受到限制。強磁場下物質(zhì)能夠在原子的尺度上接受其強大的磁化能量，并且不需要直接接觸，材料的諸多微觀行為，比如分子和原子的匹配、排列、遷移，從而受到影響。脈沖強磁場更

2、是可以產(chǎn)生強大的電磁力取代傳統(tǒng)的機械、氣脹加壓。因此可以考慮利用強磁場驅(qū)動材料的擴散連接，同時在此過程中研究強磁場影響原子擴散的物理機理。
　　本文以在航空航天領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用的1420鋁合金和TC4鈦合金為研究對象，前者在數(shù)學(xué)形式簡單的穩(wěn)態(tài)強磁場中熱處理的研究，可以從科學(xué)層面上解釋強磁場影響原子擴散的物理機理，而后者在能產(chǎn)生很強電磁力的脈沖強磁場的驅(qū)動下進行擴散連接，能夠從技術(shù)層次上探索電磁力取代傳統(tǒng)的機械、氣脹加壓，實現(xiàn)合金間

3、的可靠連接。
　　研究顯示添加穩(wěn)態(tài)強磁場之后，純鋁一側(cè)晶粒尺寸有所升高，鋁合金一側(cè)則正好相反；EBSD分析顯示鋁合金一側(cè)不論有無磁場，均沒有明顯的取向結(jié)構(gòu)；軋制純鋁板材微弱的織構(gòu)在強磁場中得到了些許加強；EDS分析得到的濃度-距離曲線呈典型的一維半無限大擴散偶的擴散結(jié)果，計算得到的不同條件下Al-Mg互擴散系數(shù)表明橫向強磁場對該擴散體系有抑制作用，這一點與國內(nèi)外大部分的研究結(jié)果相同。同時利用磁致電阻結(jié)合雙極性擴散理論，半定量地解釋

4、了實驗結(jié)果。
　　脈沖強磁場的放電次數(shù)、放電電壓和實驗溫度都對鈦合金的的擴散連接起正向促進作用，表現(xiàn)在焊縫處的孔洞減少、接頭剪切強度增加、斷口處撕裂帶增多、Al原子的擴散距離增加和擴散系數(shù)增加等等，放電次數(shù)為10次時效果達到飽和，放電電壓為9KV時作用效果已經(jīng)比較明顯，剪切強度在飽和時約為400MPa；放電次數(shù)和放電電壓對焊接的促進作用是通過強大的電磁力實現(xiàn)的，一方面電磁力在宏觀上使試樣結(jié)合的更好，另一方面在微觀上，脈沖強磁場使原