铝钛界面原子扩散原理
铝钛界面原子扩散原理
以铝钛界面原子扩散原理为题，本文将从铝钛界面的结构特点、原子扩散的机制以及影响因素等方面进行阐述。
铝钛界面是一种常见的金属间化合物界面，其结构特点主要包括晶格匹配性好和原子排列有序等。在铝钛界面中，铝和钛原子通过共价键结合在一起，形成了稳定的化学键。由于铝和钛的晶格参数相近，因此在界面处形成了一种有序的结构。这种有序排列的结构可以提高界面的稳定性和机械性能。
原子扩散是指原子在晶体中由一个位置移动到另一个位置的过程。在铝钛界面中，铝和钛原子的扩散行为是通过空位扩散机制实现的。空位是指晶体中缺失一个原子的位置，它是原子扩散的重要通道。在铝钛界面中，铝和钛原子通过空位的相互作用和迁移来实现原子扩散。具体来说，当一个铝原子从一个位置扩散到另一个位置时，它会占据一个空位，同时释放出一个钛原子的空位。这种空位的相互作用和迁移会导致铝和钛原子在界面中的扩散。
原子扩散的速率受到多种因素的影响。首先，温度是影响原子扩散速率的重要因素。一般情况下，温度越高，原子扩散的速率越快。其次，晶体结构和化学成分也会对原子扩散产生影响。在铝钛界面中，界面的结构特点和原子排列有序性会影响原子扩散的速率。此外，界面的应力状态和界面附近的杂质等也会对原子扩散产生影响。
铝钛界面原子扩散机制的研究对于了解界面的稳定性和界面反应等具有重要意义。在实际应用中，我们可以通过控制原子扩散的速率来调控界面的性质和功能。例如，在材料加工中，可以通过调节温度和合适的处理方法来控制原子扩散，从而改善材料的性能。此外，通过研究原子扩散机制，还可以为设计新型的界面材料提供理论指导。
铝钛界面原子扩散是通过空位扩散机制实现的。界面的结构特点和原子排列有序性会影响原子扩散的速率，而温度、晶体结构和化学成分等因素也会对原子扩散产生影响。研究铝钛界面原子扩散机制对于了解界面的稳定性和界面反应具有重要意义，同时也为材料加工和界面材料的设计提供了理论指导。
真空扩散焊焊接方法基本概念
真空扩散焊焊接方法基本概念 朱兴贵 2012118502119 材控1211 摘要:真空扩散焊焊接技术是目前应用较为广泛的焊接技术之一，文章介绍了这种焊接技术的原理，综述了国内的研究现状及应用前景、分类、焊接材料、焊接方法等。国内的扩散焊技术主要是针对一些异种难焊金属。已被应用于航天航空、仪表及电子、核工业等部门，并已经扩展到，能源、石化及机械制造等众多领域。 关键词：真空扩散焊焊接技术；原理；现状；应用 前言 扩散焊是一种精密的焊接方法，特别适用于异种金属材料，耐热合金和新材料，如陶瓷、复合材料、金属间化合物等材料的焊接。具有连接精度高、温度低、接头强度高、残余应力小、没有明显的界面和焊接残留物、可焊材料种类多等优点，应用前景广阔。特别是一些高性能构件的制造要求把特殊合金或性能差别很大的异种材料连接在一起，这用传统熔焊方法难以实现。作为固相连接方法之一的真空扩散焊技术引起了人们的重视，成为链接领域新的热点。近年来，真空扩散焊接技术发展很快。在新材料的制备、连接、修复等方面有很大潜力。［1］ 1概念 所谓扩散焊是将两个待焊工件紧夹在一起，置于真空或保护气氛炉内加热，使两焊接表面微小的不平处产生微观塑性变形，而达到紧密接触，在随后的保温加热中，原子间相互扩散而形成冶金连接的焊接方法。这种称为固相扩散焊，是压焊的一种，与常用压焊方法(冷压焊、摩擦焊、爆炸焊及超声波焊)相同的是在连接过程中要施加一定的压力。其主要缺点是待焊表面质量要求高，焊接时间长，接头质量不稳定。 2 真空扩散焊的工艺特点 （1）焊接过程是在完全没有液相或仅有极小过渡相参加下，形成接头后再经过扩散处理的过程。使其成分和组织完全与基体一致，接头内不残留任何铸态组织，原始界面完全消失。因此能保持原有基金属的物理，化学和力学性能。 （2）扩散焊由于基体不过热或熔化，因此几乎可以在不破坏被焊材料性能的情况下，焊接一切金属和非金属材料。特别适用焊接用一般焊接方法难以实现，或虽可焊接但性能和结构在焊接过程中容易受到严重破坏的材料。如弥散强化的高温合金，纤维强化的硼—铝复合材料等。
钛与钛合金
材料物理0901 崔同参200965167 钛与钛合金 钛有色轻金属，原子序数22，相对原子质量47.87，在地壳中的含量排第十位。通过向金属晶格中掺入杂质原子实现合金化。合金化导致金属硬度和强度提高塑性降低。 钛合金具有两大优异的特性：比强度高和抗蚀性优异，应用于航空航天、化学工业、医药工程等行业。 较高温度下，钛合金的比强度特别优异（钛的最高使用温度受其氧化特性的限制，钛铝化合物可以部分地克服这一缺点），低温下纯钛和大多数钛合金结晶成接近理想状态的密排六方结构（hcp）称为α-Ti,高温下，体心立方结构（bcc）很稳定，称为β–Ti(纯钛的β转变温度为（880-884）℃。 密排六方晶体结构导致α-Ti的力学性能呈现显著的各向异性；其中弹性的各向异性尤为显著。（c：145Gpa,a:100Gpa）. 金属塑性变形的容易程度按密排六方、体心立方，再到面心立方的顺序逐渐增大。α-Ti的塑性变形能力低于β-Ti。 钛从β相区冷却下来时，体心立方β相中的最密排面{110}转变为六方α相的基面{0001}.α相基面的面间距略大于β相中相应{110}面的面间距，故β /α转变会使晶格产生轻微畸变，钛冷却过程中通过β转变温度时还可以宏观上观察到体积轻微增大。 由于(hcp) α-Ti中原子堆垛密度大，因此α-Ti中的扩散比（bcc）β中的扩散缓慢得多。从马氏体相变开始温度以上快速冷
却时，bcc的β相通过无扩散相变过程完全转变为hcp的α相，生成亚稳的细小盘状或针状马氏体组织。 根据对β转变温度的影响，钛的合金化元素可分为中性元素，α相稳定化元素或β相稳定化元素。 钛合金显微组织 显微组织对钛合金的性能有显著的影响，通常，通过热加工处理可以得到不同的显微组织。热加工处理较为复杂，包括固溶处理、变形、再结晶、时效和去应力退火。 相转变温度是热加工处理的关键，因为它将β单相区与α+β两相区分割开来，从转变温度以上完全冷却可以得到片状显微组织。一旦温度降低至β转变温度以下，α相就在β相晶界形核，然后以层片状长大进入β晶粒内。 在平衡条件下，两相区α和β相的化学成分随着温度的降低而发生变化，钒在β相中强烈富集，因而可以在较低温度下稳定β相。 细小的组织可以提高合金的强度和塑性，还可以延缓裂纹的形核，同时也是超塑性变形的必要条件。另一方面，粗大的组织抵抗蠕变和疲劳裂纹扩展的能力更强。 等轴状组织往往具有高的塑性和疲劳强度（等轴状组织是再结晶的结果），并易于超塑性变形；而层状组织具有高的断裂韧性，优异的抗蠕变性能和抗疲劳裂纹扩展性能。
(完整版)复合材料期末复习
复合材料复习资料 1复合材料的定义？ 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合后的产物为固体时才称为复合材料，若为气体或液体，就不能成为复合材料。 2复合材料的分类： 1）按基体材料类型分为：聚合物基复合材料；金属基复合材料；无机非金属基复合材料。 （始终有基字） 2）按增强材料分为：玻璃纤维复合材料；碳纤维复合材料；有机纤维复合材料；金属纤维复合材料；陶瓷纤维复合材料（始终有纤维二字） 3）按用途分为：功能复合材料和结构复合材料。（两种的区别） 结构复合材料主要用做承载力和此承载力结构，要求它质量轻、强度和刚度高，且能承受一定温度。功能复合材料指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料，即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、声学性能、摩擦性能、阻尼性能以及化学分离性能等的复合材料。 3复合材料的基体：金属基---对于航天与航空领域的飞机、卫星、火箭等壳体和内部结构，要求材料的质量小、比强度和比模量高、尺寸稳定性好，选用镁、铝合金等轻金属合金做基体。对于高性能发动机，要求材料具有高比强度、高比模量、优良的耐高温性能，同时能在高温、氧化环境中正常工作，可以选择钛基镍基合金以及金属间化合物作为基体材料；对于汽车发动机，选用铝合金基体材料；对于电子集成电路，选用银铜铝等金属为基体。 轻金属基体—铝基、镁基，使用温度在450℃左右或以下使用，用于航天及汽车零部件。连续纤维增强金属基采用纯铝或单相铝合金，颗粒、晶须增强…采用高强度铝 合金。 钛基，使用温度在650℃（450-700），用作高性能航天发动机 镍基、铁基钴基及金属间化合物，使用温度在1200℃（1000℃以上），耐高温 4聚合物基体 一）简答题（各自优缺点） 聚合物基复合材料的聚合物基主要有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂。各自优缺点：
铝钛界面原子扩散原理
铝钛界面原子扩散原理 以铝钛界面原子扩散原理为题，本文将从铝钛界面的结构特点、原子扩散的机制以及影响因素等方面进行阐述。 铝钛界面是一种常见的金属间化合物界面，其结构特点主要包括晶格匹配性好和原子排列有序等。在铝钛界面中，铝和钛原子通过共价键结合在一起，形成了稳定的化学键。由于铝和钛的晶格参数相近，因此在界面处形成了一种有序的结构。这种有序排列的结构可以提高界面的稳定性和机械性能。 原子扩散是指原子在晶体中由一个位置移动到另一个位置的过程。在铝钛界面中，铝和钛原子的扩散行为是通过空位扩散机制实现的。空位是指晶体中缺失一个原子的位置，它是原子扩散的重要通道。在铝钛界面中，铝和钛原子通过空位的相互作用和迁移来实现原子扩散。具体来说，当一个铝原子从一个位置扩散到另一个位置时，它会占据一个空位，同时释放出一个钛原子的空位。这种空位的相互作用和迁移会导致铝和钛原子在界面中的扩散。 原子扩散的速率受到多种因素的影响。首先，温度是影响原子扩散速率的重要因素。一般情况下，温度越高，原子扩散的速率越快。其次，晶体结构和化学成分也会对原子扩散产生影响。在铝钛界面中，界面的结构特点和原子排列有序性会影响原子扩散的速率。此外，界面的应力状态和界面附近的杂质等也会对原子扩散产生影响。
铝钛界面原子扩散机制的研究对于了解界面的稳定性和界面反应等具有重要意义。在实际应用中，我们可以通过控制原子扩散的速率来调控界面的性质和功能。例如，在材料加工中，可以通过调节温度和合适的处理方法来控制原子扩散，从而改善材料的性能。此外，通过研究原子扩散机制，还可以为设计新型的界面材料提供理论指导。 铝钛界面原子扩散是通过空位扩散机制实现的。界面的结构特点和原子排列有序性会影响原子扩散的速率，而温度、晶体结构和化学成分等因素也会对原子扩散产生影响。研究铝钛界面原子扩散机制对于了解界面的稳定性和界面反应具有重要意义，同时也为材料加工和界面材料的设计提供了理论指导。
6mm 3A21+Q235真空扩散焊焊接工艺 (4)
6mm 3A21+Q235A 真空扩散焊焊接工艺 一、母材技术状况 3A21铝合金。 1..主要特征及应用范围：为AL-Mn系合金，是应用最广的一种防锈铝，这种合金的强度不高（稍高于工业纯铝），不能热处理强化，故采用冷加工方法来提高它的力学性能：在退火状态有很高的塑性，在半冷作硬化时塑性尚好，冷作硬化时塑性低，耐腐蚀好，焊接性良好，可切削性能不良。用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性，在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如油箱，汽油或润滑油导管，各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件：线材用来做铆钉 2.化学成分：（见表1） 表1:3A21的化学成分 3 力学性能 抗拉强度σb (MPa) ) 120-160 条件屈服强度σ0.2 (MPa) )≥85 试样尺寸：所有壁厚 4.热处理规范 1) 均匀化退火:加热510～520℃;保温4～6h;空冷。 2)快速退火:加热350～410℃;随材料有效厚度不同,保温时间30～120min; 空或水冷。 3)高温退火:加热350～500℃;成品厚度≥6mm时,保温时间10～30min、
<6mm时,热透为止;空冷。 4)低温退火:加热 250～300℃;保温时间为1～3h;空或水冷。 5.物理性能（见表2） 表2:3A21的物理性能 二、焊接材料选择及技术状况 1、扩散焊的概述：扩散焊是在一定温度和压力下将种待焊物质的焊接表面相互接触，通过微观塑性变形或通过焊接面产生微量液相而扩大待焊表面的物理接触，使之距离离达(1~ 5)x10-8cm以内(这样原子间的引力起作用，才可能形成金属键)，再经较长时间的原子相互间的不断扩散，相互渗透，来实现冶金结合的一种焊接方法。 2、.扩散焊的优点： ①．扩散焊接时因基体不过热、不熔化，可以在不降低被焊材料性能的情况下焊接几乎所有的金属及非金属，特别是适合于熔焊和其他难以焊接的材料，如活性金属、耐热合金、陶瓷和复合材料等。对于塑形差或熔点高的同种材料，以及不互溶或在熔焊时会产生脆性金属间化合物的异种材料，扩散焊是一种可靠的焊接方法。
扩散连接技术在异种材料连接中的运用
西安理工大学 研究生课程论文/研究报告 课程名称：扩散与固态相变 课程代号： 任课教师：赵康 论文/研究报告题目：扩散连接技术在异种材料连接中的运用 完成日期：2012 年10 月30 日 学科： 学号：1208050417 姓名：刘明志 成绩：
扩散连接技术在异种材料连接中的运用 摘要：近年来，新材料在生产中的应用，经常遇到这些材料本身或与其他材料的连接问题。一些新材料如陶瓷、金属间化合物、非晶态材料及单晶合金等的可焊性差，用传统熔焊方法，很难实现可靠的连接。随着技术的发展，一些特殊的高性能构件的制造，往往要求把性能差别较大的异种材料，如金属与陶瓷、铝与钢、钛与钢、金属与玻璃等连接在一起，这也是传统熔焊方法难以实现的，现在不但要连接金属，而且要连接非金属，或金属与非金属。因此，连接所涉及的范围远远超出传统熔焊的概念。为了适应这种要求，近年来作为固相连接的方法之一扩散连接技术引起人们的重视，成为连接领域新的研究热点，正在飞速发展。本文主要介绍了扩散连接技术的原理以及影响扩散连接性能的诸因素，为分析研究具体的异种材料的扩散连接提供理论依据。 关键词：扩散连接、固相扩散、瞬时液相扩散、中间层 扩散连接是在一定的温度和压力下，经过一定时间，连接界面原子间相互扩散，实现的可靠连接。 1扩散连接方法特点 1）扩散连接的优点主要有：接合区域无凝固(铸造)组织，不生成气孔、宏观裂纹等熔焊时的缺陷；同种材料接合时，可获得与母材性能相同的接头，几乎不存在残余应力；可以实现难焊材料的连接，对于塑性差或熔点高的同种材料、互相不溶解或在熔焊时会产生脆性金属间化合物的异种材料（包括金属与陶瓷），扩散连接是可靠的连接方法之一；精度高，变形小，精密接合；可以进行大面积板及圆柱的连接；采用中间层可减少残余应力。 2）扩散连接的缺点：无法进行连续式批量生产；时间长，成本高；接合表面要求严格；设备一次性投资较大，且连接工件的尺寸受到设备的限制。 3）扩散连接的分类：
钛合金相变知识(整理)
钛合金的固体相变（整理版） 钛的主要相及其结构 纯钛在固态下有两种同素异构体，常温下以密排六方(hcp)晶格结构存在，称之为α钛。hcp单元晶胞如图1-1左图所示，在室温下点阵常数a=0.295nm，c=0.468nm。纯钛的c/a=1.587，小于理想hcp结构的c/a值1.663，(0001)是称为底面(basal plane)，为密排面；(1010)称为棱柱面，(1011)称为棱锥面；a1、a2、a3轴是密排方向，即<1120>方向。当温度升到882.5℃以上时，变成体心立方(bcc)晶格结构，称之为β钛。bcc单元晶胞如图1-1右图所示，(110)为密排面，密排方向为<111>，900℃时，点阵常数a=0.332nm。 图1-1 α钛和β钛的原子结构示意图 钛合金两相间的具体的转变温度会受间隙和置换元素含量的强烈影响，所以钛的合金元素被分为α稳定元素、中性元素和β稳定元素，如图所示：
α稳定元素提高α/β转变温度，置换式的Al和间隙式的C、N、O都是强α稳定元素，这些元素含量越多，则钛合金的α/β转变温度越高。Zr，Hf和Sn 等属于中性元素，因为它们含量很低时略微降低α/β相变温度，当们含量增加时，又会提高α/β相变温度。β稳定元素能够降低钛的同素异型转变温度，扩大β相区并增加β相在热力学上的稳定性，这类元素包括间隙式的H和大量的置换式元素，其中置换式β稳定元素又分为β同晶元素和β共析元素，这取决于所产生的二元相图的细节。 钛合金的相变 钛合金热处理是钛合金学科领域内一个重要的分枝。其典型特征为: 淬火过程中发生了马氏体相变，或保留高温组织，合金的塑性韧性稍有升高，强度硬度稍有降低。在随后时效过程中，由于亚稳定相和中间相的生成，合金硬度、强度升高，塑性、韧性降低。对过渡阶段的每一种亚稳相和中间相都有其产生的条件和相应的性质，钛合金热处理的研究实际上就是对其淬火和时效过程中中间相的研究。 金属材料的热处理可以归纳为三大类: 第一类，淬火+ 回火；第二类, 固溶+ 时效；第三类，淬火+ 时效。对于这三类热处理，它们的基础理论都是相同的，即在高温保温过程中，使合金元素固溶到基体中，然后在急冷过程中发生非平衡转变，形成过饱和固溶体，随后的时效使过饱和度弱化，析出第二相。淬火和固溶、回火和时效的区别主要是根据材料性质的不同，以及它们所产生的力学性能不同而约定成俗的。淬火和固溶的区别在于是否发生同素异构转变，凡是在急冷过程中发生同素异构转变的就称为淬火,而只发生过饱和固溶的就称为固溶。钢和钛合金在淬火过程中都发生同素异构转变，即钢由奥氏体为基体的面心结构转变为以铁素体为基体的体心结构，钛合金由体心结构的转变为六方结构。而铝合金没有这种结构转变。回火和时效的区别就在于回火的结果使合金的硬度和强度下降，塑性和韧性升高；时效则使合金的硬度和强度升高, 塑性和韧性降低。可以认为凡是在固溶后能使合金的硬度和强度下降、塑性和韧性升高的较低温度保温都叫回火，相反的结果就叫时效。 钛合金中的固态相变主要有同素异构转变、共析转变和有序化转变。它们共同构成了钛合金知识体系的理论基础，为合金的设计、加工和后期热处理提供指导。研究钛合金的固态相变，其实就是研究钛合金的热处理，因为所有的相变是发生在热处理的过程中，固态相变是热处理的实质 在冷却过程中，根据冷却速度的不同，发生的主要相变有β→α′，β→α"，β→ω(althermal)，β→α。 α′（αprime/hexagonal martensite）相变为马氏体相变中的一种，是在快速冷却的过程中通过非扩散切变而形成的，α′相呈六方结构，为{334}和{344}型，与体心立方的β相近似保持Burgers关系[4]：六方晶胞的(0001)α′与体心立方(011)β平行，六方晶胞的[1210]α′方向平行于[111]β方向。一般近α合金或β稳定元素含量较小的α＋β合金从β相区或接近α＋β/β相变点的高温淬火都能生成α′。其中六方晶胞的尺寸分别为：a=0.293 nm，c＝0.4675 nm，c/a=1.596。 α″(αdouble prime/orthorhombic martensite)相是由β相以非扩散转变形成的过饱和非平衡斜方相，是马氏体相变中的一种，与体心立方的β相的对应结晶关系如图2所示。斜方晶胞的α″相的[100]α″，[010]α″和[001]α″分别与体心立方β相
原子吸收光谱法测定铝defla
原子吸收光谱法测定铝 论文摘要 对铝的原子吸收光谱法测定进行了综述，介绍了测定的方法、测定时的干扰情况和干扰的消除、铝的原子化机理、以及各种测定方法的发展概况和应用领域。 由于铝在自然界中的广泛存在和它在、冶金、、、等行业的普遍应用，快速、灵敏地检测铝显得十分重要。测定大量铝的最重要的分析方法是EDTA络合滴定法，而测定痕量和微量铝的最重要和应用广泛的分析方法则是分光光度法。此外，色谱法、电感耦合等离子光谱法和红外光光谱法等也获得了应用。由于原子吸收光谱法测定铝具有简单、快速的优点，因此它在测定痕量和微量铝方面获得了越来越广泛的应用，研究铝的原子吸收光谱测定也很有必要。本文就原子吸收光谱法测定铝作一综述。 一火焰原子吸收光谱法 （一）空气-乙炔火焰原子吸收法 1普通空气-乙炔火焰法 原子吸收法中空气-乙炔火焰是应用最广泛的原子化法。铝在该火焰中形成耐热氧化铝，其熔点是2045℃，沸点是2980℃，故一般不能在此火焰中直接测定铝。邓世林等[1]用空气-乙炔火焰原子吸收法直接测定土壤中的铝。同时研究了添加0.05mol/L的水溶性有机化
合物四甲基氯化铵可使铝的测定灵敏度提高约7倍，其特征浓度为43
㎍/ml/1%。同时考察了HCL、HNO3、HCLO4、H2SO4对测定铝的影响，极少量的HNO3、HCLO4、H2SO4均对铝的吸光度产生很大影响，甚至完全抑制铝的信号。HCL浓度在2mol/L内不影响铝的测定。因此，在样品处理及测定过程中须以HCL为介质。另外，共存离子K+、Ca2+、Fe3+、Mn2+在添加四甲基氯化铵的情况下，基本上不干扰铝的测定。 2 氧屏蔽空气-乙炔火焰法 史再新等用氧屏蔽空气-乙炔火焰法测定钢中铝（0.1～10％），分析方法比较简单。结果表明，HNO3对铝略有增感作用，HCL略有抑制作用。共存元素对铝的测定也有影响：Fe、Mo略有抑制作用，Ni、Mn略有增感作用；三氯化钛对铝的吸收有增感作用，并能抑制其它元素的干扰，改善稳定性。但此法耗气量大、噪音高、具有较强的火焰发射。 3 富氧空气-乙炔火焰法 翁永和等【3】用富氧空气-乙炔火焰法测定铝，比较了不同有机试剂在此火焰中对铝的增感效应。当有机试剂的结构是在苯环的邻位均含有羟基及羧基的铝功能团，如铬天青S、铝试剂、钛铁试剂、磺基水杨酸及邻苯二甲酸氢钾等时，均具有相似的及最大的增感效应，其增感倍数约为2.0，特征浓度可达1.2㎍/mL。与氧屏蔽空气-乙炔火焰法相比，此法耗气量小，噪音低，火焰稳定，且不易回火。 4 空气-乙炔火焰间接原子吸收法 铝在空气-乙炔火焰中易形成难解离的耐热氧化铝，灵敏度较低。用富氧法，特征浓度为1.2㎍/mL。陆九韶等用间接火焰原子吸收光谱法测定了水和废水中铝，根据Cu
铝钛合金的制备及其力学性能研究
铝钛合金的制备及其力学性能研究 随着工业化进程的不断推进，各个领域对于材料力学性能的要求也越来越高。其中，铝钛合金因其优异的性能受到了极大的关注。铝钛合金具有较高的强度和优良的耐腐蚀性能，因此在航空航天、汽车、船舶以及制造机械设备等领域得到了广泛的应用。本文将重点介绍铝钛合金制备方法以及其力学性能研究进展。 一、铝钛合金的制备方法 1.气体熔化法 气体熔化法是制备铝钛合金的一种常用方法，其步骤包括加热、熔化、混合以及冷却。该方法具有制备铝钛合金的原料少、成分可控、反应速度快的优点，并且可以生产出高质量的铝钛合金产品。但是，该方法存在较大的能源浪费，因此需要改进。 2.熔盐电解法 熔盐电解法是另一种铝钛合金制备方法。该方法可以在较低的温度下，通过熔盐电解的方式将成分不同的金属混合在一起。该方法可以大幅减少能源消耗，是一种有效的工业应用方法。 3.机械合金化法 机械合金化法是利用高能机械的冲击作用，将两种或多种不溶性金属固溶体混合在一起，制备出铝钛合金。该方法不会产生氧化还原反应，并且可以获得单一晶体较小的铝钛合金颗粒。但是，机械合金化法所需设备价格昂贵，限制了生产规模的扩大。 二、铝钛合金的力学性能研究进展 1.强度
铝钛合金具有较高的强度，适用于制造高强度结构材料。近年来，研究者通过合适的热处理方式和添加元素等方法进一步提高了铝钛合金的强度。例如，在铝钛合金中添加微量的铬、锆等元素可以增强其强度和耐腐蚀性。 2.塑性 铝钛合金的塑性较好，是制造高强度、高韧性材料的重要特点。研究者在控制铝钛合金中晶粒大小和形状等方面进行了深入研究，可以通过控制晶粒形态和分布等方式提高铝钛合金的塑性，以满足不同领域的需求。 3.腐蚀性能 铝钛合金具有优异的腐蚀性能，可以作为高强度、高韧性的腐蚀材料使用。研究者通过钝化处理等方式改进铝钛合金的耐腐蚀性能，以适应不同环境下的使用需求。 4.疲劳性能 铝钛合金的疲劳性能是其应用的重要性能之一。研究者通过探究晶界效应、杂质原子等对疲劳性能的影响，以及在制备工艺方面的改变，对铝钛合金的疲劳性能进行了进一步研究，取得了重要的突破。 总之，随着制备方法的不断进步和力学性能的不断提高，铝钛合金的应用领域得到了不断拓展。未来，研究者将继续优化制备工艺和改进材料性能，以满足不断升级的领域需求。
钛合金与铝基复合材料连接界面化合物形成机制及超声钎焊工艺研究
钛合金与铝基复合材料连接界面化合物形成机制及超声钎焊 工艺研究 1. 引言 2. 钛合金与铝基复合材料连接界面化合物的形成机制 2.1 化合物形成的原理 2.2 影响界面化合物形成的因素 2.3 化合物形成机制的理论模型 3. 超声钎焊工艺在钛合金与铝基复合材料连接中的应用 3.1 超声钎焊的原理 3.2 超声钎焊工艺参数的选择 3.3 超声钎焊连接界面化合物形貌观察 3.4 超声钎焊连接界面的力学性能分析 4. 超声钎焊工艺参数优化研究 4.1 响应面法的原理
4.2 工艺参数优化实验设计 4.3 实验结果分析 4.4 最佳工艺参数确定 5. 讨论与展望 5.1 结果的解释和讨论 5.2 存在的问题和不足 5.3 进一步研究的方向和展望 6. 结论 参考文献 1. 引言 钛合金与铝基复合材料的连接是一项具有重要应用价值的研究课题。在实际工程领域中，常常需要将钛合金和铝基复合材料进行连接，以形成具有更好性能和更广泛应用范围的材料。然而，钛合金和铝基复合材料的连接界面存在许多挑战，如界面反应、化合物形成等问题。因此，深入研究钛合金与铝基复合材料连接界面化合物形成机制及超声钎焊工艺对于解决这些问题具有重要意义。
2. 钛合金与铝基复合材料连接界面化合物的形成机制 2.1 化合物形成的原理 钛合金与铝基复合材料的连接界面化合物形成是由于钛和铝之间的反应引起的。在连接过程中，钛和铝原子会发生扩散并与周围原子形成新的化合物。化合物形成的原理可以通过金相显微镜观察界面结构和成分变化得到解释。 2.2 影响界面化合物形成的因素 界面化合物形成受到多种因素的影响，包括界面清洁度、连接温度、连接压力等。在实际操作中，需要根据具体情况对这些因素进行调控，以实现理想的化合物形成。 2.3 化合物形成机制的理论模型 化合物形成机制可以通过建立理论模型来描述。基于界面扩散理论和化学反应动力学理论，可以建立起连接界面化合物形成的数值模拟模型，用于预测不同条件下的化合物形成情况。 3. 超声钎焊工艺在钛合金与铝基复合材料连接中的应用 3.1 超声钎焊的原理 超声钎焊是一种常用的连接工艺，其原理是利用超声波的机械振动产生的摩擦热和压力，将两种材料连接在一起。超声钎焊可以有效地实现钛合金与铝基复合材料的连接，具有连接速度快、界面质量高等优点。 3.2 超声钎焊工艺参数的选择 超声钎焊工艺参数的选择对于连接质量具有决定性影响。通过优化超声钎焊工艺参数，可以实现理想的化合物形成和连接质量。 3.3 超声钎焊连接界面化合物形貌观察 通过扫描电子显微镜等技术，可以观察超声钎焊连接界面化合物的形貌和结构。这有助于了解化合物形成的过程和机制。
氢脆原因机理及常见控制手段
一、氢脆产生的机理 因热处理、机加工、电镀、电焊、酸洗、磷化、材料腐蚀等因素导致氢原子渗入钢和其他金属如铝、钛合金中，由于在每一个铁离子的立方晶格中只能容纳一个氢原子，所以它虽自由的移动和扩散，但不可能有二个氢原子相遇形成氢分子，但被吸收的氢原子具有向应力集中的部位扩散和移动的能力，这时，如果在应力集中部位由于位错而产生晶格缺陷时，氢原子进入晶格间隙，相互汇合形成氢分子，从而致使钢的组织破坏，形成钢的氢脆。 而由于氢原子向应力集中的部位扩散和积聚需要时间，这就是为何氢脆主要的表现特征为延迟断裂。 二、造成产品氢脆的几大因素 1、原材料 钢的强度越高越容易导致氢脆。高强度钢的韧性会随着其强度的增高而下降，因此这种材料对缺口、氢脆以及应力腐蚀很敏感,尤其是氢脆性会使这些材料在其设计载荷能力以下发生破坏。也就是说材料在渗氢的情况下，在低于其屈服强度的应力条件下，容易发生早期脆性断裂，而且材料强度级别越高，渗氢程度越严重，所受应力越大，氢脆风险性也越大。 美国对氢脆敏感的SAE4340钢做过实验，当其抗拉强度低于1250MPa 时，吸收了1〜IOPPM的氢而不会发生氢脆，但经过热处理后，强度达到1760MPa〜1920MPa时，仅吸收了0.03〜0.05PPM的氢，就会发生显著的氢脆断裂。而采用抗拉强度小于780MPa的普通钢，即使吸
收了10~30PPM的氢，也未发现有氢脆断裂现象。 2、机械加工 在电镀前的加工过程中，如轧制成型、机械加工、钻孔、磨削中，由于润滑剂的选用不当造成分解会导致氢渗入金属中。 硬化热处理后经机械加工、磨削、冷成型冷矫直处理的制件对氢脆损伤特别敏感。同时如在冷轧、冲裁、压弯、磨削等机加工过程中使得零件表面产生加工裂纹，会导致零件裂纹处渗氢后很难经烘烤将氢析出。同时裂纹处又是应力集中区，很容易造成零件在裂纹处延时断裂。下图所示为一款65Mn材料的组合螺母，因表面有严重的机加工裂纹，导致在电镀后采用GBT/3098.17进行氢脆测试过程中发生氢脆断裂。 3、热处理 热处理工艺对高强度钢、弹性紧固件电镀后的氢脆是有较大影响的，若硬度达45HRC时（碳钢类），均会诱发或导致弹性紧固件断裂。 在确保热处理技术参数的前提下，选择适宜的加热温度，合理的加热时间，充分予以回火。以最大限度地消除组织应力和热应力，避免其有害影响。 4、应力腐蚀 由于内外应力而加速腐蚀的现象称为“应力腐蚀”。强度的提高是由合金元素和热处理工艺来决定的，但许多合金对应力腐蚀是敏感的（即易蚀的），应力腐蚀的形成是持续的表面拉伸应力和腐蚀介质联
氮化铝钛涂层的色彩特点
氮化铝钛涂层的色彩特点 标题：探索氮化铝钛涂层的色彩特点和价值 摘要： 氮化铝钛涂层是一种具有独特色彩特点和广泛应用领域的先进涂层技术。本篇文章将从深度和广度的角度评估氮化铝钛涂层的色彩特点，并探讨其在不同领域的应用价值。文章将从涂层的基本原理、色彩稳定性、色谱特性和颜色定制等多个方面进行分析，以帮助读者全面理解氮化铝钛涂层的特点和优势。 第一部分：引言 - 定义氮化铝钛涂层，简要介绍其基本原理和应用领域。 - 引出本文的目的和结构。 第二部分：氮化铝钛涂层的色彩特点 2.1 色彩稳定性 - 解释氮化铝钛涂层具有优异的色彩稳定性。 - 分析氮化铝钛涂层在不同环境下的抗氧化和耐腐蚀性能。 - 探讨色彩变化的原因和应对措施。 2.2 色谱特性
- 描述氮化铝钛涂层在光谱中有别于传统涂层的色谱特性。 - 探究不同色谱特性对颜色感知和表面反射的影响。 - 分析颜色测量和分析技术在氮化铝钛涂层中的应用。 2.3 颜色定制 - 介绍定制氮化铝钛涂层颜色的方法和工艺。 - 探讨颜色定制的应用场景和需求。 - 分析颜色定制对产品设计和市场营销的影响。 第三部分：氮化铝钛涂层的应用价值 3.1 光学领域 - 分析氮化铝钛涂层在光学器件、镜面反射和滤波器等方面的应用。 - 探讨涂层在光学领域中提供的增值功能和效果。 3.2 建筑和装饰领域 - 评估氮化铝钛涂层在建筑外立面、室内装饰和艺术品保护等方面的应用。 - 探讨涂层在建筑和装饰领域中的美学效果和耐久性。 3.3 汽车和航空航天领域 - 解释氮化铝钛涂层在汽车外部涂装和航空航天器件保护等领域的应用。- 分析涂层在提高车辆外观质量和航空航天材料耐久性方面的价值。
钛-铝扩散焊及接头拉伸性能的分子动力学模拟
钛-铝扩散焊及接头拉伸性能的分子动力学模拟 汤富领;周君;包宏伟;路文江;芮执元 【摘要】利用分子动力学软件LAMMPS模拟钛-铝扩散焊过程,分析700 K,50 MPa时接触表面附近钛原子和铝原子扩散情况,并对不同冷却速率下的过渡层结构进行分析,发现过快的冷却速率导致过渡层结构的非晶化.同时,研究接触表面粗糙度对扩散的影响.结果表明:表面粗糙度是影响扩散过程的重要因素.对扩散后试样在不同应变率下进行拉伸测试,研究接头力学性能,发现高应变率下拉伸性能要好于低应变率下的拉伸性能,拉伸时,钛部分的变形机制为李晶,铝部分的变形机制为滑移,接头屈服强度为相同尺寸单晶钛的62％左右,单晶铝的74％左右. 【期刊名称】《兰州理工大学学报》 【年(卷),期】2015(041)002 【总页数】6页(P1-6) 【关键词】分子动力学;扩散焊;表面粗糙度;拉伸性能 【作者】汤富领;周君;包宏伟;路文江;芮执元 【作者单位】兰州理工大学材料科学与工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学材料科学与工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学材料科学与工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学材料科学与工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州730050 【正文语种】中文 【中图分类】TG115.28
钛(Ti)、铝(Al)合金由于其低密度、高导电性、高比强度和刚度等性能,广泛应用于电子,汽车,航天航空等行业,因此钛、铝合金的连接问题是不可避免的,可以说钛、铝合金的连接技术是推广其应用的关键技术之一[1].采用传统的熔化焊接方法无法很好地连接钛、铝合金,而扩散焊可以很好地解决熔焊存在的问题[2]. 扩散焊是在一定温度、一定压力下,经过焊接区原子充分的相互扩散以及塑性变形,或者在界面产生微量液相而实现结合的焊接方法[3].几乎所有具有相同的化学和冶金性能的材料都可以用扩散焊的方法连接.扩散焊还有工艺简单,工艺参数易控制,易于实现大断面接头等焊接优点[4]. 近年来,钛、铝合金的扩散焊在实验上已经有了大量研究[5-8],但在原子尺度上的研究还鲜见报道,刘浩[9]等人采用分子动力学方法对铜-铝试样进行了扩散焊模拟；S.D.Chen和A.K.Soh[10-11]等人对铜-银、铜-铝金属进行了扩散焊的分子动力学研究,主要分析了冷却速率、表面形貌对扩散焊过渡层厚度的影响,并对焊后的试件进行力学性能模拟,认为温度和压强是影响扩散焊过渡层厚度的2个关键因 素.Weissmann等人对Co-Zr系统在高温下界面的非晶化发展进行分子动力学的模拟,与其类似的研究还有Ni-Cr,Cu/Ta和SiO2/Si等系统[12].此外,佘武昌等人对CoSb3/Ti界面原子扩散进行分子动力学模拟[13].对于金属力学性能的分子动力学模拟,已经有很多人进行研究[14-15],李晓燕[16]等研究纳米孪晶铜的拉伸性能,然而对于不同结构金属的扩散焊进行的原子层面的研究,还鲜见报道,本文将利用分子动力学的方法,采用LAMMPS软件包[17],对密排六方结构 (HCP) 的金属钛和面心立方 (FCC) 的金属铝扩散焊过程进行模拟,并考察接头的拉伸性能. 分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟是一种常用的原子模拟方法[18],作为实验的一个辅助手段,常用来分析材料力学与热学特性的计算,该方法首先需要建立系统内一组分子的运动方程,然后通过求解所有粒子运动和时间离散的运动方程,来研究该体系与微观量相关的基本过程.在MD模拟中,最简单的运动方程可以由牛顿
冷轧对铸轧钛铝复合板界面组织与性能的影响
冷轧对铸轧钛铝复合板界面组织与性能的影响 史士钦;王文焱;尚郑平;邵昌;谢敬佩 【摘要】采用铸轧法制备钛铝复合板并对其进行冷轧处理，使用万能试验机对不 同变形量的复合板进行力学性能检测，用显微硬度计测量界面层附近的显微硬度，通过光学显微镜及扫描电子显微镜观察其界面结合情况、微观组织及拉伸断口形貌。研究结果表明：随着压下率的增加，界面层两侧的硬度逐渐增大。当压下率为23％时，复合板的抗拉强度从铸轧态的172 MPa 增加到215 MPa，延伸率从34％下降到16％，界面层仅有少量裂纹。随着压下率的增加，抗拉强度缓慢增加，界面 处裂纹的长度和宽度迅速增加，界面层迅速减薄。当压下率达到53％时，界面层 破损严重，钛铝两种金属的主要结合方式由冶金结合变为机械啮合。 【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2017(038)001 【总页数】5页(P1-5) 【关键词】铸轧法;钛铝复合板;冷轧;界面层;力学性能 【作者】史士钦;王文焱;尚郑平;邵昌;谢敬佩 【作者单位】河南科技大学材料科学与工程学院，河南洛阳 471023;河南科技大 学材料科学与工程学院，河南洛阳 471023; 河南科技大学有色金属共性技术河南省协同创新中心，河南洛阳 471023;洛阳铜一金属材料发展有限公司，河南洛阳471003;新疆闽龙耐磨材料有限公司，新疆奎屯 833200;河南科技大学材料科学 与工程学院，河南洛阳 471023; 河南科技大学有色金属共性技术河南省协同创新中心，河南洛阳 471023
【正文语种】中文 【中图分类】TG335.12 随着各种新技术和新工艺的出现，对材料的综合使用性能要求越来越高。单一的金属材料很难满足工业的实际需求，因此，复合材料成为研究的热点，其中，层状金属复合材料成为一个重要的研究方向[1-4]。钛铝复合板是一种性能优异的层状双金属复合材料，不但具有钛的比强度高、耐腐蚀和耐磨损等特点，也具有铝的质量轻、导电导热性好和美观价廉等优点，目前，有些国家已经将钛/纯铝复合双金属用于建筑，将钛/硬铝复合双金属用于军事和航空构件上[5-6]。 钛铝复合板主要采用轧制复合和爆炸复合的方法生产，对铸轧法生产钛铝复合板的研究还较少。铸轧法具有生产效率高、生产工序简单等优点，体现了双金属复合生产的近终形、短流程化等特点[7-8]，但对于熔点、硬度等性能相差较大的异种金属来说，用铸轧法生产得到相互结合良好的复合板仍有一定难度，并且目前对于铸轧法生产复合板的再加工性能的研究[9-10]也较少，因此需要进一步研究。本文主要研究了冷轧对铸轧钛铝复合板力学性能和微观组织的影响。通过试验得到不同压下率复合板的综合性能，从而研究铸轧法生产的钛铝复合板的再加工性能，得出钛铝复合板冷轧使用时的最佳压下率。 本试验所用材料是由洛阳铜一金属材料发展有限公司提供的铸轧态6.5 mm厚的钛铝复合板，其中：钛板厚度为0.6 mm，为TA1工业纯钛，化学成分见表1；铝板厚度为5.9 mm，为8011铝合金，化学成分见表2。根据试验需要，把6.5 mm厚的钛铝复合板切割取下3块，在φ 220 mm×3 mm小型精密轧钢机上分别沿铸轧方向进行冷轧，压下率分别为23%、38%和53%，即轧制后的复合板相应的厚度为5 mm、4 mm 和3 mm。 利用电火花切割技术，将不同厚度的钛铝复合板沿轧制方向进行加工拉伸试验，试
催化剂铝钛比-概述说明以及解释
催化剂铝钛比-概述说明以及解释 1.引言 1.1 概述 概述部分的内容可以包括对铝钛比的基本介绍以及其在催化剂中的重要性。可以参考以下内容进行撰写： 铝钛比是指催化剂中铝和钛的比例关系，是催化剂设计和制备中一个关键参数。在催化剂中，铝钛比的选择和调控对催化剂的活性、稳定性和选择性等性能具有重要影响。 铝钛比的定义是铝和钛的摩尔比例。一般来说，催化剂中较高的铝钛比可以增加催化剂的酸性，提高催化活性，但相应的选择性和稳定性可能会降低。而较低的铝钛比则可以提高催化剂的选择性和稳定性，但活性可能会有所降低。 铝钛比的影响因素很多，包括催化剂的载体结构、前驱体的制备方法、煅烧条件等。通过调控这些因素，可以实现不同铝钛比的催化剂的设计和制备。 在催化剂中，铝钛比的选择和调控对催化反应的影响非常显著。合理选择和调控铝钛比可以实现催化剂对目标反应的高效催化。因此，深入研
究铝钛比的影响机理和调控方法具有重要的理论和应用价值。 通过对铝钛比的深入探究和理解，可以进一步优化催化剂的性能，提高反应的效率和选择性，从而推动催化科学及相关领域的发展。 1.2 文章结构 文章结构部分的内容可以包括以下内容： 文章结构的目的是为读者提供一个整体的框架，使读者能够清晰地了解文章的布局，以便更好地理解文章内容并快速找到所需的信息。下面是本文的结构： 第一部分是引言。引言从总体上介绍了本文的主题，包括一些概述、文章的结构和目的。在这一部分，读者可以了解到本文将涉及的内容和目标。 第二部分是正文。正文是本文的主要部分，通常会分成几个小节。在正文部分中，我们将详细介绍铝钛比的定义和意义、铝钛比的影响因素以及铝钛比在催化剂中的应用。每个小节将会有详细的解释和论述，以帮助读者更好地理解铝钛比在催化剂中的重要性和应用。 第三部分是结论。在结论部分，我们将对整篇文章的内容进行总结，并强调铝钛比的重要性。同时，我们还会展望铝钛比在未来的应用前景，
钛合金的相变及热处理
钛合金的相变及热处理 钛合金的相变及热处理The document was prepared on January 2, 2021 第4章钛合金的相变及热处理 可以利用钛合金相变诱发的超塑性进行钛合金的固态焊接，接头强度接近基体强度。 同素异晶转变 1.高纯钛的β相变点为℃，对成分十分敏感。在℃发生同素异晶转变：α（密排六方）→β（体心立方），α相与β相完全符合布拉格的取向关系。 2.扫描电镜的取向成像附件技术（Orientation-Imaging Microscopy , OIM） 3.α/β界面相是一种真实存在的相，不稳定，在受热情况下发生明显变化，严重影响合金的力学性能。 4.纯钛的β→α转变的过程容易进行，相变是以扩散方式完成的，相变阻力和所需要的过冷度均很小。冷却速度大于每秒200℃时，以无扩散发生马氏体转变，试样表面出现浮凸，显微组织中出现针状α′。转变温度会随所含合金元素的性质和数量的不同而不同。 5.钛和钛合金的同素异晶转变具有下列特点： （1）新相和母相存在严格的取向关系 （2）由于β相中原子扩散系数大，钛合金的加热温度超过相变点后，β相长大倾向特别大，极易形成粗大晶粒。 （3）钛及钛合金在β相区加热造成的粗大晶粒，不像铁那样，利用同素异晶转变进行重结晶使晶粒细化。钛及钛合金只有经过适当的形变再结晶消除粗晶组织。 β相在冷却时的转变 冷却速度在410℃/s以上时，只发生马氏体转变；冷速在410～20℃/s时,发生块状转变；冷却继续降低，将以扩散型转变为主。 1.β相在快冷过程中的转变
钛合金自高温快速冷却时，视合金成分不同，β相可以转变成马氏体α′或α"、ω或过冷β等亚稳定相。 （1）马氏体相变 ①在快速冷却过程中，由于β相析出α相的过程来不及进行，但是β相的晶体结构，不易为冷却所抑制，仍然发生了改变。这种原始β相的成分未发生变化,但晶体结构发生了变化的过饱和固溶体是马氏体。 ②如果合金的溶度高，马氏体转变点M S降低至室温一下，β相将被冻结到室温，这种β相称过冷β相或残留β相。 ③若β相稳定元素含量少，转变阻力小，β相由体心立方晶格直接转变为密排六方晶格，这种具有六方晶格的过饱和固溶体称六方马氏体，以α′表示。 ④若β相稳定元素含量高，晶格转变阻力大，不能直接转变为六方晶格，只能转变为斜方晶格，这种具有斜方晶格的马氏体称斜方马氏体，以α′′表示。 ⑤马氏体相变是一个切变相变，在转变时，β相中的原子作集体的、有规律的进程迁移，迁移距离较大时形成六方α′相，迁移距离较小时形成斜方α′′相。 ⑥马氏体相变开始温度M S ；马氏体相变终了温度M f 。 ⑦钛合金中加入Al、Sn、Zr将扩大α相区，使β相变点升高；V、Mo、Mn、Fe、Cr、Cu、Si将缩小α相区（扩大β相区），使β相变点降低。 ⑧β相中原子扩散系数很大，钛合金的加热温度一旦超过β相变点，β相将快速长大成粗晶组织，即β脆性，故钛合金淬火的加热温度一般均低于其β相变点。 ⑨β相稳定元素含量越高，相变过程中晶格改组的阻力就越大，因而转变所需的过冷度越大，M S 、M f越低。 ⑩六方马氏体有两种组织形态。合金元素含量少时，M S 点高，形成块状组织，在电子显微镜下呈板条状马氏体；合金元素含量高时，M S点低，形成针状组织，在电子显微镜下呈针状马氏体。板条状马
钛-铝异种材料的点焊技术研究新进展
钛-铝异种材料的点焊技术研究新进展 刘浩; 陈玉华; 季迪; 许明方 【期刊名称】《《精密成形工程》》 【年(卷),期】2019(011)005 【总页数】8页(P63-70) 【关键词】钛/铝异种材料; 接头成形; 力学性能; 连接机制 【作者】刘浩; 陈玉华; 季迪; 许明方 【作者单位】南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063; 江西省航空构件成形与连接重点实验室南昌330063 【正文语种】中文 【中图分类】TG146.2 钛合金具有密度小、比强度高，耐蚀性、耐热性好等一系列优点，经过多年的发展，已在航空航天、海洋工程、汽车和化工等多个领域得到了越来越广泛的应用[1—2]。目前，美国、欧洲和俄罗斯的钛材主要用于大型民航客机、航天火箭、舰船、装甲火炮、化工、汽车等领域。美国钛总产量的80%主要用于航空航天领域，用于制 造机身、机翼、蒙皮以及一些承载结构，民用的B757和DC10飞机中钛用量分别达到5%和10%左右，军用的F-15战斗机钛合金用量占27%，而F-22战斗机钛合金用量占41%[3—4]。在航空制造领域中，产品的研发通常要求高性能、低重 量和低成本，而钛合金满足低密度和高强度的要求，但其价格高昂。基于此，国内外学者提出将同样低密度且价格低廉的铝合金与钛合金组成复合结构应用在产品设
计中，在保证产品性能的前提下降低其制造成本。目前，应用于航空领域的Ti/Al 复合结构包括机舱散热片、机翼蜂窝结构和座位导轨等[5]。 一架战斗机的机翼包括300多个零部件，大概23 000多个紧固件，如果采用铆接或者螺栓连接需要大概1~1.5年的装配时间，如果采用点焊技术进行连接，不但 可以节约装配时间，而且可以很大程度上减轻飞机的重量[6]，因此，钛/铝异种金属的点焊技术已成为研究的热点。 钛和铝的热物理性能和晶体结构存在较大的差异，钛在铝中的溶解度低，极易形成脆硬的Ti-Al系金属间化合物，脆性相的生成以及材料热物理性能差异使得焊缝在热应力作用下产生裂纹等缺陷，接头力学性能很低[7—8]。近十年，少量合适的焊接方法已应用于铝/钛异种金属的连接，包括超声波焊、电阻点焊、钎焊、搅拌摩 擦焊等技术。文中对各种焊接方法下的研究做了总结工作，为后期的钛/铝异种金 属的研究提供借鉴。 Ti与Al的物理性能参数见表1。根据表1可以明显看出两种材料的熔点相差很大，有1000 ℃左右，在较低热输入的情况下很难实现两种材料的同时熔化；两种金属的密度相差近乎1倍，会直接导致熔池中的元素分布不均匀，从而产生元素偏析 和夹渣等问题；此外，两种金属的热导率和弹性模量也存在很大的区别，在焊接过程中很容易由于焊接残余应力的存在导致焊接裂纹的大量产生，因此，要实现钛/ 铝异种金属的焊接就必须选用合适的焊接方法。Ti-Al二元相图见图1，由图1可知，Ti/Al发生化学反应时，会产生多种金属间化合物，如TiAl3, TiAl2, Ti3Al, TiAl，由于大部分金属间化合物都是脆性相，会严重影响接头的力学性能，所以在焊接时尽量避免大量金属间化合物的产生[9]。 超声波焊接是通过施加压力和超声震动来实现同种材料或者异种材料的固态连接技术，在焊接过程中，被焊金属没有受到高温热源的作用，而是受施加于工件上的静压力及高频超声振动共同作用，将弹性振动所产生的能量转化成为焊接界面的摩擦