저밀도, 높은 특이 적 강도 및 우수한 부식성을 가진 두 개의 중요한 경량 금속 재료로서 티타늄과 알루미늄은 항공 우주, 운송, 차량 제조, 화학 산업 및 기타 분야에서 널리 사용되었습니다. 그러나 현대 엔지니어링에서 복잡한 작업 조건은 복합 구조의 개발 및 적용을 촉진하는 워크 피스의 서비스 성능에 더 높은 도전을 제기합니다. 티타늄 합금 및 알루미늄 합금으로 구성된 복합 부재는 두 재료의 성능 특성을 극대화 할 수 있지만 용접 과정은 많은 어려움에 직면합니다.
열 물리학 및 기계적 특성에서 티타늄과 알루미늄의 유의 한 차이로 인해 용접 공정에서 다공성, 균열 및 기타 문제가 발생하기 쉽습니다. 그 중에서, 야금 반응에 의해 형성된 금속 간 화합물은 Ti/Al 비 유사성 재료 조인트의 성능의 악화로 이어지는 중요한 이유 중 하나입니다. 그렇다면 티타늄과 알루미늄을 용접하는 데 어려움이있는 특정 이유는 무엇입니까?
먼저, 알루미늄과 티타늄은 산소와 매우 쉽게 상호 작용합니다. 알루미늄 및 산소 반응은 조밀하고 내화성 AL2O3 (산화물 필름)을 생성하여 최대 2050 도의 용융점을 생성하여 두 기본 금속의 조합을 방해하여 용접이 포함되기 쉽다. 티타늄은 600도에서 산화하기 시작합니다. 온도가 높을수록 산화가 더 심해서 TIO2 (이산화 티타늄)를 생성하여 용접 내에 중간 취성 층을 형성하여 용접의 가소성과 인성을 감소시킵니다.
둘째, 알루미늄과 티타늄은 다른 온도에서 다른 반응을 일으킬 것입니다. 146 0 정도에서, 이들은 알루미늄의 질량 분율의 36.03%를 함유하는 틸 (티타늄 알루미니드) 유형 화합물을 형성하여 금속의 브리티 니스를 증가시킨다; 1340도에서, 알루미늄의 질량 분율의 60% 내지 64%를 함유하는 Tial3 (티타늄 트리 알루미 네이트) 화합물의 형성; 그리고 0.15%를 함유하는 티타늄의 질량 분율이 알루미늄 고체 용액에서 티타늄의 형성. 이러한 반응은 용접의 어려움을 증가시킵니다.
또한, 알루미늄과 티타늄의 상호 용해도는 매우 작습니다. 665도, 알루미늄에서 티타늄의 용해도는 0. 26%에서 0. 28%이며 온도가 감소함에 따라 용해도가 작아집니다. 온도가 2 0 정도로 떨어지면 알루미늄에서 티타늄의 용해도는 0.07%로 감소합니다. 동시에, 티타늄에서 알루미늄의 용해도는 훨씬 제한되어있어 두 기본 금속 사이에 용접을 형성하는 데 큰 어려움이 생깁니다.
또한, 알루미늄과 티타늄에는 많은 고온 가스 흡수가 있습니다. 액체 알루미늄은 고체 상태에 거의 불용성되는 많은 수소를 용해시킬 수 있으며, 용접은 수소가 제 시간에 빠져 나올 수 없을 때 공동성이 결합됩니다. 티타늄의 수소는 큰 용해도, 저온 수소가 모공에 모여서 용접 가소성, 인성 감소, 부서지기 쉬운 균열을 갖습니다.
동시에 알루미늄과 티타늄은 다른 불순물과 함께 취성 화합물을 형성합니다. 산화물에 의해 형성된 알루미늄 및 산소는 금속의 브리너스를 증가시킨다; 타이타늄 및 질소는 질화 티타늄을 형성하여 금속의 가소성이 감소되도록; 탄소의 질량 분율이 0보다 큰 타이타늄과 탄소는 탄화물을 형성합니다.
또한, 알루미늄 및 티타늄의 열전도도 및 선형 확장 계수는 매우 다릅니다. 알루미늄의 열전도율 (206.9wm -2- k -1)은 티타늄의 것보다 약 16 배 더 큽니다 (13.8wm -2- k -1); 알루미늄의 선형 확장 계수는 티타늄의 계수보다 약 3 배 더 큽니다. 이 차이는 스트레스 하에서 쉽게 균열을 일으킬 수 있습니다.
마지막으로, 알루미늄과 티타늄의 합금 요소는 용접 공정 동안 쉽게 연소되고 증발됩니다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금 녹는 경우, 마그네슘, 아연 등과 같은 낮은 원소의 용융점보다 화상 또는 증발이 시작되었습니다. 티타늄 또는 티타늄 합금의 융점 (1677도)에 도달했을 때, 알루미늄 및 기타 합금 요소는 더 많은 증발을 태워서 용접의 고르지 않은 화학적 조성 및 강도 감소를 초래했습니다.
요약하면, 티타늄 및 알루미늄 용접 어려움은 주로 알루미늄 및 티타늄의 산화, 상이한 온도에서의 반응, 상호 용해도는 작고 고온 가스 흡수, 다른 불순물, 열전도율 및 기타 요소 및 기타 측면 사이의 열 확장 계수로 취성 화합물의 형성이다. 이러한 어려움은 용접 과정에서 목표 조치를 취함으로써 해결해야합니다.
