[1]王志英,李佳旗,张建勋,等.TA4/Q235层状复合材料激光穿透焊研究[J].焊管,2024,47(2):29-36.[doi:10.19291/j.cnki.1001-3938.2024.02.005]
　WANG Zhiying,LI Jiaqi,ZHANG Jianxun,et al.Study on Laser Penetration Welding of TA4/Q235 Layered Composite[J].,2024,47(2):29-36.[doi:10.19291/j.cnki.1001-3938.2024.02.005]
点击复制

TA4/Q235层状复合材料激光穿透焊研究()
分享到：

《焊管》[ISSN:1001-3938/CN:61-1160/TE]

卷:
47
期数:
2024年第2期
页码:
29-36
栏目:
加工技术
出版日期:
2024-02-29

文章信息/Info

Title:
Study on Laser Penetration Welding of TA4/Q235 Layered Composite
文章编号:
10.19291/j.cnki.1001-3938.2024.02.005
作者:
王志英; 李佳旗; 张建勋; 李振岗
西安交通大学 金属材料强度国家重点实验室，西安 710049
Author(s):
WANG Zhiying;  LI Jiaqi ; ZHANG Jianxun; LI Zhengang
Xi’an Jiaotong University, State Key Laboratory of Mechanical Behavior for Materials, Xi’an 710049, China
关键词:
层状复合材料;  激光穿透焊;  TA4/Q235;  Cu中间层;  工艺优化
Keywords:
layered composite;  laser penetration welding;  TA4/Q235;  Cu intermediate layer;  process optimization
分类号:
TG456.7
DOI:
10.19291/j.cnki.1001-3938.2024.02.005
文献标志码:
A
摘要:
为解决钛/钢层状金属在熔焊过程中易产生脆性金属间化合物而导致接头出现裂纹、难以实现可靠连接的难题，对TA4和Q235层状复合材料的激光穿透焊接进行工艺探索，并添加T2 紫铜作为中间层进行工艺优化。结果显示，在合适的工艺参数下，TA4/Q235激光穿透焊接接头呈酒杯状，焊缝上下部分出现明显的元素交换，引发裂纹缺陷；引入Cu作为中间层后，得到的Ti-Cu-Fe焊接接头成形良好。能谱分析结果表明，添加Cu可有效阻隔Ti、Fe的直接接触，避免了脆性金属间化合物的产生，焊缝晶粒在一定程度上得以细化且开裂现象明显减少，从而改善了TA4/Q235的焊接性；激光穿透焊接的最佳参数为激光功率3 000 W，线速度2.0 m/min。研究结果对Ti/Fe复合板在航空航天、石油化工等领域的应用有积极的探索作用，具有重要的工程应用前景。
Abstract:
In order to solve the problem that it’s difficult to achieve reliable connection of titanium/steel layered metal in fusion welding process, because brittle IMCs are easy to produce and cause cracks in the joint. The laser penetration welding process of TA4 titanium and Q235 steel layered composite was explored, and the process was optimized by adding intermediate layer T2 Cu. The results show that under appropriate process parameters, the joints of TA4/Q235 laser penetration weld are wineglass shaped. Significant elemental exchange occurs in the upper and lower parts of the weld, initiating cracking defects. The Ti-Cu-Fe welded joints obtained after introducing Cu as an intermediate layer were well formed. The energy spectrum analysis shows that the addition of Cu effectively blocks the direct contact of Ti and Fe and avoids the generation of brittle IMCs. The weld grain is refined to a certain extent and the cracking phenomenon is significantly reduced, improving the weldability of TA4/Q235. The optimal parameters for the experimental conditions were laser power 3000 W and line speed 2.0 m/min. The results have a positive exploratory effect on the application of Ti/Fe composite plates in aerospace, petrochemical and other fields, and have important engineering application prospects.

参考文献/References:

1 宋爱平.钛钢复合板焊接技术［J］.钢结构，2012，27（7）： 55-57.2 胡奉雅，许国敬，陈伟，等.钛/钢复合板焊接技术研究现状及发展趋势［J］.焊接学报，2021，42（6）：30-43，98.3 李雪交，马宏昊，沈兆武，等.钛-钢爆炸压接-轧制复合板的研究［J］.含能材料，2016，24（8）：798-803.4 ASM International.ASM handbook［M］//alloy phase diagrams v.3.America：ASM International，1992.5 TOMASHCHUK I，SALLAMAND P，ANDRZEJEWSKI H，et al.The formation of intermetallics in dissimilar Ti6Al4V/copper/AISI 316 L electron beam and Nd：YAG laser joints［J］. Intermetallics，2011，19（10）：1466-1473.6 毕宗岳，杨军，田磊，等.TA1/X65钛/钢复合板对焊工艺及焊缝组织和性能［J］.材料导报，2016，30（增刊2）：558-563.7 CHEN S，ZHANG M，HUANG J，et al.Microstructures and mechanical property of laser butt welding of titanium alloy to stainless steel［J］.Materials & Design，2014（53）：504–511.8 ZHANG Y，SUN D Q，GU X Y，et al.Strength improvement and interface characteristic of direct laser welded Ti alloy/stainless steel joint［J］.Materials Letters，2018，231：31-34.9 CHU Q，TONG X，XU S，et al.The formation of intermetallics in Ti/steel dissimilar joints welded by Cu-Nb composite filler［J］.Journal of Alloys and Compounds，2020，828：154389.10 李继红，谢威威，杨军，等.钛/钢复合板熔化焊接头的组织和性能［J］.金属热处理，2016，41（5）：48-52. 11 张敏，慕二龙，王晓伟，等.TA1/Cu/X65复合板焊接接头微观组织及力学性能［J］.金属学报，2018，54（7）：1068-1076.12 郭松涛，吕林，聂远超，等.真空电子束焊接钛钢复合板组织及性能研究［J］.冶金与材料，2023，43（5）：1-3. 13 曹志明，武晓燕，江海涛，等.钛钢复合板搅拌摩擦焊接接头组织与力学性能［J］.焊接，2021（2）：1-8，62.14 郑祖山，陈长军，张敏，等.不同热输入对TA2/409复合板焊接接头组织及力学性能的影响［J］.应用激光，2018，38（3）：417-424.15 张建勋，苟宁年，李振岗，等.一种层状双金属复合材料高效对接激光焊接方法：CN103878484B［P］.2014-06-25.16 苟宁年，张建勋，李振岗.双金属复合板光纤激光焊接及其接头腐蚀性能分析［J］.稀有金属材料与工程，2016，45（7）：1760-1764.17 张建勋，苟宁年.层状金属复合材料激光穿透共熔池焊接研究［J］.航空制造技术，2018，61（17）：16-22.18 TING W，ZHANG B，FENG J.Influences of different filler metals on electron beam welding of titanium alloy to stainless steel［J］.Transactions of Nonferrous Metals Society of China， 2014，24（1）：108-114.19 TOMASHCHUK I，SALLAMAND P，BELYAVINA N，et al.Evolution of microstructures and mechanical properties during dissimilar electron beam welding of titanium alloy to stainless steel via copper interlayer［J］.Materials Science and Engine?ring：A，2013，558：114-122.20 王同敏，魏晶晶，王旭东，等.合金凝固组织微观模拟研究进展与应用［J］.金属学报，2018，54（2）：193-203.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2023-10-08
基金项目：国家自然科学基金项目“双金属层状复合材料共熔池激光穿透焊物理机制及‘三明治夹层’接头组织性能调控研究 （项目编号51875442）。
作者简介：王志英 （1996—），女，博士生，主要研究方向为激光焊接与增材再制造。
通讯作者：张建勋 （1958—），男，博士，二级教授，主要研究方向为材料合成与焊接、智能焊接与再制造、焊接结构可靠性等。
更新日期/Last Update: 2024-03-06