激光焊接机的钛合金焊接工艺

从一开始，激光焊接就被公认为一种成熟和先进的技术，作为一种高性能的熔焊工艺，在各个行业都得到了极大的发展。本文介绍了钛 (Ti) 合金与钢、铝、镁、镍、铌、铜等各种材料的激光焊接的最新信息和详细概述。特别关注与冶金性能、抗拉强度、硬度变化、伸长率和残余应力有关的重要工艺参数的影响。通过引入一个或多个中间层、填料和冲槽，使用激光偏振、光束分裂、焊接焊接、混合焊接和材料转换等技术改进工艺以提高差分激光焊接能力。对决定金属间相的形成和分布的现象、材料的流动机制、它们与激光参数的关系以及它们对焊缝的微观结构、几何形状和力学的影响进行了详细而完整的研究。讨论了与缺陷发展相关的主要问题和消除缺陷的相关措施，并在专题表中总结了文献报道的缺陷特征。这篇综述的目的是在学术环境中介绍钛合金激光焊接的优势和发展趋势，以更好地发展该工艺在工业中的应用，从而探索其更大规模的应用。

钛（Ti）是一种明亮的过渡元素，是地壳中含量第九多的元素，密度为5.54克/立方厘米，比重为4.506克/立方厘米。与常用的工程合金如不锈钢 (SS)、镍 (Ni)、钴 (Co) 等相比，钛是仅次于铝 (Al)、铁 (Fe) 和镁 (Mg) 的第四便宜的建筑材料。 ）。钛相对较轻。此外，钛与普通钢一样坚固，但密度要小得多，而且它的高熔点（1670°C）使其能够在高温下使用而不会蠕变到 550°C。例如，β-钛合金的比强度为260 kN·m/kg，是304不锈钢的近4倍，AA7075-T6的2.2倍，Inconel X -750的1.72倍。

特别是钛合金，是唯一在所有关键机械性能（包括刚度、耐用性、强度、抗冲击性、生物相容性和耐腐蚀性以及耐用性）方面都表现出色的合金。然而，由于金属钛本身的高成本，特别是复杂的提取过程，其使用受到限制。随着矿山冶金的发展，世界市场钛价从2005年的21美元/公斤上涨到2017年的4.5美元/公斤，并在2009年达到最低水平（2.5美元/公斤）。鉴于钛基材料的成本相对较高，这种合金的潜力值得进一步研究。

纯钛的显微组织是具有致密六方结构（hcp）的α相。在加热到 882°C 以上时，它会同素异形转变为β塑性相 bcc（体心立方），它由更光滑的系统成分组成。这是钛的一大优势，因为它的性能高度依赖于热处理，因此受激光焊接中使用的加热和冷却循环的影响。钛合金提供更好的二次性能、热机械处理、热处理、显微组织的硬化和改性等。钛可以通过合金元素稳定主要 α 或 β 相（取决于原子半径）的能力来结合。钛合金分为α或接近α、α+β、β或接近β合金。

钛结构的生产需要使用焊接和连接技术，这些技术通常通过基于焊接技术的铸造机制来实现。 常见的工艺包括钨极惰性气体焊接、金属惰性气体焊接、等离子焊接等。这些焊接工艺会导致大变形、大热影响区 (HAZ) 和具有显着残余应力的脆性微观结构。 这些影响限制了这种传统焊接方法的使用。 激光焊接具有潜在优势，例如更快的加工速度和快速启动和停止能力、高能量密度、在室温和大气压下的可焊接性、易于零件处理、更高的精度、最小的污染、能源效率、工艺的灵活性以及随之而来的严格 导热系数。 有轻微变形的损坏区域。 这些特性使激光焊接成为当今最受追捧和使用的技术。