中间层Ni对TC4/2A14异种金属搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

作者：张鑫; 吴鸿燕; 陈玉华; 陈保国

来源：精密成形工程, 2023, 15(11): 140-146.

DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2023.011.016

• Ti/Al接头
• 搅拌摩擦焊
• 中间层材料
• 金属间化合物
• 力学性能

目的 添加0.05 mm厚的Ni箔作为中间层，对3 mm厚的TC4钛合金和2A14铝合金进行搅拌摩擦焊，分析Ni对接头力学性能的影响。方法 采用扫描电镜、EDS能谱及XRD衍射等微观表征分析方法，对焊接接头的断口形貌、成分进行分析，探究Ni箔对焊接接头力学性能的影响。结果 由于钛合金和铝合金存在较大的物理化学性能差异，Ti/Al异种金属焊接性较差，界面容易产生TiAl3、Ti Al、Ti3Al等金属间化合物，其中脆性相TiAl3对接头性能的影响最大，会导致综合力学性能下降。当加入中间层材料Ni后，由于Ni与Al晶体结构均属于面心立方，因此Ni与Al的扩散系数大于Ti与Al的扩散系数，Ni和Al之间优先形成金属间化合物且弥散分布于焊缝中，从而缩短了Ti与Al之间的相互扩散时间，减少了TiAl3相的生成。结论 在未添加中间层材料时，接头平均抗拉强度为237.3MPa，约为2A14铝合金母材抗拉强度的56.7%；当添加中间层Ni后，对焊缝中金属间化合物的种类和数量进行了调控，减少了对性能影响最大的TiAl3相的生成，接头平均抗拉强度达到285.3 MPa，为2A14铝合金母材抗拉强度的68%。