Laser Welding-Brazing Characteristics of Dissimilar Metals Mg/Ti with Al Interlayers

Microstructure and Thermodynamic Behavior of Laser Welded-Brazed Mg/Ti Dissimilar Joint

“…1 引 言 镁 (Mg)合 金 作 为 最 轻 质 的 金 属 结 构 材 料 之 一 ， 具 有 比 强 度 高 、 比 刚 度 高 、 减 震 性 和 导 电 导 热 性 好 、 易 切 削、 无污染及易回收等优点， 被誉为 "21 世纪绿色工程材料" ， 广泛应用于潜艇、 航空航天、 摩托车等行业 [1][2][3] 。 钛 (Ti)及 Ti 合 金 一 直 是 航 空 航 天 工 业 的 " 脊 柱 " 之 一 ， 具 有 密 度 小 、 比 强 度 高 和 耐 腐 蚀 性 好 的 特 点 。 目 前， Ti 及其合金最常用于航空航天和军事工业 [4] 。在航天航空行业中， 大型整体 Ti 合金关键结构件用量的高 低， 已成为衡量现代飞机和航空发动机等重大装备技术先进性的重要标志之一 [5] 。实现 Mg 合金和 Ti 合金的 可靠连接， 以及 Mg/Ti 钛轻量化结构件的生产， 可进一步拓展 Mg 合金和 Ti 合金的应用范围， 对航空航天行业 的发展起到至关重要的作用。 Mg/Ti 之间的可靠连接受制于 Mg、 Ti 两种元素之间既不反应也不互溶的问题。为解决这一问题， 国内外 研 究 人 员 进 行 了 大 量 的 研 究 ， 主 要 方 式 是 通 过 不 同 的 途 径 引 入 调 控 元 素 。 西 北 工 业 大 学 熊 江 涛 等 [6] 采 用 以 铝(Al)为中间层的瞬间液相扩散焊实现了 Mg/Ti 的连接。证明了 Al 元素作为调控元素的可能性， 但发现接头 的强度对焊接温度较为敏感 ， 同时焊接方法本身也限制其进一步发展。日本学者 Masayuki 等 [7] 采用不同含 Al 量 的 Mg 板 来 研 究 调 控 元 素 的 影 响 ， 利 用 搅 拌 摩 擦 焊 实 现 了 Mg/Ti 的 连 接 。 在 接 头 界 面 处 发 现 了 富 Al 薄 层 ， 由于 Mg 板的含 Al 量不能灵活控制 ， 界面反应调控并不精准。为了实现调控元素的灵活控制 ， 本课题组 前期利用预制 Al 夹层的方法实现了 Mg/Ti 搭接激光焊 ， 在激光辐照区域发现了 AlTi3 化合物 [8] 。Gao 等 [9] 采用…”