Titanyum ve alüminyum, düşük yoğunluklu, yüksek spesifik mukavemet ve iyi korozyon direncine sahip iki önemli hafif metal malzeme olarak havacılık, ulaşım, araç üretimi, kimya endüstrisi ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, modern mühendislikte, karmaşık çalışma koşulları, kompozit yapıların geliştirilmesini ve uygulanmasını teşvik eden iş parçalarının hizmet performansında daha yüksek zorluklar oluşturmaktadır. Titanyum alaşımı ve alüminyum alaşımından oluşan kompozit üyeler, iki malzemenin performans özelliklerini en üst düzeye çıkarabilir, ancak kaynak işlemleri birçok zorlukla karşı karşıyadır.
Termofiziksel ve mekanik özelliklerde titanyum ve alüminyum arasındaki önemli farklılıklar nedeniyle, kaynak işlemi sırasında gözeneklilik, çatlaklar ve diğer problemler ortaya çıkıyor. Bunlar arasında, metalurjik reaksiyonla oluşturulan metalik bileşikler, Ti/Al benzerlik malzemesi eklemlerinin performansının bozulmasına yol açan önemli nedenlerden biridir. Peki, titanyum ve alüminyum kaynak yapma zorluğunun özel nedenleri nelerdir?
İlk olarak, alüminyum ve titanyum oksijen ile çok kolay etkileşime girer. Alüminyum ve oksijen reaksiyonu, 2050 derecesine kadar erime noktası olan yoğun ve refrakter AL2O3 (oksit film) üretecektir, bu da iki baz metalin kombinasyonunu engelleyecek ve bu da kapanmalara eğilimli kaynaklara neden olacak. Titanyum 600 derecede oksitlenmeye başlar. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, kaynak içinde ara kırılgan bir tabaka oluşturan, böylece kaynağın plastisitesini ve tokluğunu azaltan TiO2 (titanyum dioksit) üreten oksidasyon o kadar şiddetli olur.
İkincisi, alüminyum ve titanyum farklı sıcaklıklarda farklı reaksiyonlar üretecektir. 146 0 derecesinde, alüminyumun kütle fraksiyonunun% 36.03'ünü içeren bir (titanyum alüminid) tip bileşik oluşturacak ve metalin kırılganlığını arttıracaklar; 1340 derecede, alüminyumun kütle fraksiyonunun% 60 ila% 64'ünü içeren Tial3 (titanyum tri-alüminat) bileşiklerinin oluşumu; ve%0.15 içeren titanyumun kütle fraksiyonu olduğunda, alüminyum katı çözeltide titanyum oluşumu. Bu reaksiyonlar kaynak zorluğunu arttırır.
Ek olarak, alüminyum ve titanyumun karşılıklı çözünürlüğü çok küçüktür. 665 derecede, alüminyumda titanyumun çözünürlüğü 0.% 26 ila 0. Sıcaklık 2 0 derecesine düştüğünde, alüminyumdaki titanyumun çözünürlüğü%0.07'ye düşer. Aynı zamanda, alüminyumun titanyumda çözünürlüğü daha da sınırlıdır, bu da iki baz metal arasında kaynak oluşumunda büyük zorluklar getirir.
Ayrıca, alüminyum ve titanyum büyük miktarda yüksek sıcaklık gaz emilimine sahiptir. Sıvı alüminyum çok fazla hidrojeni çözebilir, katı halde neredeyse çözünmez, hidrojen zaman içinde kaçamadığı zaman gözenekler oluşturacaktır. Titanyumdaki hidrojen, büyük bir çözünürlüğe, düşük sıcaklıklı hidrojene gözenekler halinde toplanmıştır, böylece kaynak plastisitesi, tokluk azalması, kırılgan çatlamaya eğilimlidir.
Aynı zamanda, alüminyum ve titanyum da diğer safsızlıklarla kırılgan bileşikler oluşturacaktır. Oksit tarafından oluşan alüminyum ve oksijen, metalin kırılganlığını arttırır; Titanyum ve azot titanyum nitrür oluşturmak için, böylece metalin plastisitesi azalır; Titanyum ve karbür oluşturmak için karbür oluşturur, karbonun kütle fraksiyonu 0 'dan daha büyük olduğunda.%28, iki temel metal kaynaklanabilirlik önemli ölçüde daha kötü.
Ek olarak, alüminyum ve titanyumun doğrusal genişlemesinin termal iletkenliği ve katsayısı çok farklıdır. Alüminyumun termal iletkenliği (206.9wm -2- k -1), titanyumdan yaklaşık 16 kat daha fazladır (13.8wm -2-} k -1); ve alüminyumun doğrusal genişleme katsayısı, titanyumdan yaklaşık 3 kat daha fazladır. Bu fark, stres altında çatlaklara kolayca yol açabilir.
Son olarak, alüminyum ve titanyumdaki alaşım elemanları kaynak işlemi sırasında kolayca yakılır ve buharlaştırılır. Alüminyum veya alüminyum alaşım erittiğinde, magnezyum, çinko, vb. Gibi düşük elementlerin erime noktasından daha fazla yanmaya veya buharlaşmaya başladı; Titanyum veya titanyum alaşımının (1677 derece) erime noktasına ulaşıldığında, alüminyum ve diğer alaşım elemanları daha fazla buharlaşmayı yaktı, bu da kaynak ve azalmış mukavemetin eşit olmayan kimyasal bileşimine neden oldu.
Özetle, titanyum ve alüminyum kaynak zorlukları esas olarak alüminyum ve titanyumun oksidasyonu, farklı sıcaklıklarda reaksiyon, karşılıklı çözünürlük küçük, yüksek sıcaklık gaz emilimi, diğer safsızlıklarla kırılgan bileşiklerin oluşumu, termal iletkenlik ve diğer yananlıklar yakılan evapory ve diğer yanlısı termal genişlemenin oluşumu, farkın termal genişlemesi. Bu zorlukların kaynak işleminde hedeflenen önlemler alarak çözülmesi gerekmektedir.
