声场助固液态Ti/Al界面金属间化合物瞬时形成机制研究

钛合金与铝合金焊接时界面生成以TiAl3为主的系列Ti-Al金属间化合物，是影响接头力学性能的主要因素。本研究拟在非稳态焊接钛合金与铝合金时，将超声波导入到液态焊缝熔池中，不仅可以利用液态钎料中超声声流的搅拌作用，使液态钎料中合金元素Si向Ti侧充分扩散，并利用超声波的空化效应，促进Ti、Al、Si的直接化合和TiAl3等脆性金属间化合物与Si发生瞬时化学反应，生成脆性低的、均匀一致的TiAlSi三元金属间化合物，降低界面金属间化合物对接头力学性能的影响，提高连接接头强度。主要研究超声场下液态钎料与钛合金界面金属间化合物的形成过程，研究超声场下液态钎料中合金元素与金属间化合物的反应机理，研究钛合金界面金属间化合物种类、焊缝组织状态与连接接头力学性能之间的关系，探索电弧超声或激光超声复合焊接的新工艺，为获得高强度的钛合金与铝合金及其复合材料焊接探索一条新的技术途径。

本项目以TC4钛合金和铝合金为主要研究对象，研究了非真空超声波作用条件下合金与界面化合物相互作用行为。本文首先研究了钛合金与铝合金界面化合物的组织与结构，实现了对脆性化合物TiAl3的有效控制；其次研究了钛合金与铝合金超声辅助钎焊工艺，阐明了影响接头力学性能和断裂机制的本质因素。研究发现超声波激励下液态钎料在固态母材表面的铺展行为存在共性特征。通过研究超声波作用液态Al-12Si与固体TC4钛合金的相互作用行为发现固液界面处存在着声致溶蚀行为。最后对超声波钎焊技术进行了其他工艺研究。