チタンとアルミニウムは、密度が低く、特異的強度が高く、良好な腐食抵抗を備えた2つの重要な軽量金属材料として、航空宇宙、輸送、車両製造、化学産業、その他の分野で広く使用されています。ただし、現代のエンジニアリングでは、複雑な労働条件がワークピースのサービスパフォーマンスに大きな課題をもたらし、複合構造の開発と応用を促進します。チタン合金とアルミニウム合金で構成される複合メンバーは、2つの材料の性能特性を最大化できますが、溶接プロセスは多くの困難に直面しています。
熱物理特性と機械的特性におけるチタンとアルミニウムの間に大きな違いがあるため、多孔性、亀裂、その他の問題は溶接プロセス中に発生する傾向があります。その中で、冶金反応によって形成される金属間化合物は、Ti/alの非類似性材料ジョイントの性能の劣化につながる重要な理由の1つです。それでは、チタンとアルミニウムの溶接が難しい具体的な理由は何ですか？
まず、アルミニウムとチタンは酸素と非常に簡単に相互作用します。アルミニウムと酸素反応は、最大2050度の融点である密度と耐衝撃性のAL2O3（酸化物フィルム）を生成し、2つの基本金属の組み合わせを妨げ、溶接が包含しやすくなります。チタンは600度で酸化し始めます。温度が高いほど、酸化がより重度で、溶接内の中間脆性層を形成するTiO2（二酸化チタン）を生成するため、溶接の可塑性と靭性が低下します。
第二に、アルミニウムとチタンは異なる温度で異なる反応を生成します。 146 0程度では、アルミニウムの質量分数の36.03％を含むチアル（アルミニドチタン）タイプの化合物を形成し、金属の脆性を増加させます。 1340度、アルミニウムの質量分率の60％〜64％を含むTial3（チタントリウミネート）化合物の形成。また、0.15％を含むチタンの質量分数がアルミニウム固溶体におけるチタンの形成。これらの反応は、溶接の難しさを高めます。
さらに、アルミニウムとチタンの相互溶解度は非常に小さいです。 665度で、アルミニウムへのチタンの溶解度は0。26％から0。28％であり、温度が低下するにつれて溶解度が小さくなります。温度が2 0度に低下すると、アルミニウム中のチタンの溶解度は0.07％に減少します。同時に、チタンへのアルミニウムの溶解度はさらに限られているため、2つの基本金属間の溶接の形成に大きな困難をもたらします。
さらに、アルミニウムとチタンには、高温ガス吸収が大量にあります。液体アルミニウムは、固体状態にほとんど不溶性で、多くの水素を溶解することができます。溶接は、時間内に水素が逃げられない場合に固化します。チタン中の水素は、溶解度が大きく、低温水素が毛穴に集められているため、溶接の可塑性、靭性の減少、脆性亀裂が生じやすくなります。
同時に、アルミニウムとチタンは、他の不純物と脆性化合物も形成します。酸化物によって形成されるアルミニウムと酸素は、金属の脆性を増加させます。チタンと窒素は窒化チタンを形成し、金属の可塑性が縮小されるようにします。炭化物を形成するチタンと炭素、炭素の質量分数が0よりも大きい場合、28％、2つのベースメタル溶接性は著しく悪化します。
さらに、アルミニウムとチタンの線形膨張の熱伝導率と係数は非常に異なります。アルミニウム（206.9WM -2- k -1）の熱伝導率は、チタンのそれよりも約16倍大きい（13.8WM -2- k -1）;アルミニウムの線形膨張係数は、チタンの線形膨張係数の約3倍です。この違いは、ストレスの下で亀裂を簡単につなげる可能性があります。
最後に、アルミニウムとチタンの合金要素は、溶接プロセス中に簡単に燃焼して蒸発します。アルミニウムまたはアルミニウム合金の融解の場合、マグネシウム、亜鉛などの低要素の融点よりも融点が燃焼または蒸発し始めました。チタンまたはチタン合金の融点（1677度）に到達すると、アルミニウムおよびその他の合金要素がより多くの蒸発を燃やし、溶接の不均一な化学組成と強度の低下をもたらしました。
要約すると、チタンとアルミニウムの溶接の困難には、主にアルミニウムとチタンの酸化、異なる温度での反応、相互溶解度が小さく、高温ガス吸収、他の不純物、熱伝導率、および違いの違いと他の側面間の違いの熱膨張係数が含まれます。これらの困難は、溶接プロセスでターゲットを絞った対策を講じることで解決する必要があります。
