Титани алуминият се характеризират с ниска плътност, висока специфична якост и отлична устойчивост на корозия, което ги прави широко приложими в сектори като авиокосмическата промишленост, транспорта, автомобилното производство и химическата промишленост.
В съвременното инженерство взискателните работни условия, поставени върху компонентите, създадоха по-големи предизвикателства по отношение на производителността на услугите, като по този начин стимулират разработването и приложението на композитни структури. Композитните компоненти, изработени от титанови и алуминиеви сплави, позволяват оптимално използване на експлоатационните характеристики на двата материала.
Значителните разлики в термофизичните и механичните свойства на титан и алуминий правят процеса на заваряване податлив на проблеми като порьозност и напукване. Трябва да се отбележи, че образуването на интерметални съединения в резултат на металургични реакции е основна причина за влошаване на производителността на разнородните съединения Ti/Al.
Какви са тогава причините, поради които заваряването на титан към алуминий е трудно?
**Алуминият и титанът реагират лесно с кислорода**
1. Алуминият реагира с кислорода, за да образува плътен, огнеупорен Al2O3 оксиден филм с точка на топене до 2050 градуса; този филм възпрепятства свързването на двата основни метала и прави заваръчния шев податлив на включвания.
2. Титанът започва да се окислява при 600 градуса; окислението се засилва с повишаване на температурата, образувайки TiO₂ (титанов диоксид). Това създава крехък междинен слой в заваръчния шев, намалявайки пластичността и здравината.
**Алуминият и титанът претърпяват различни реакции при различни температури**
1. При 1460 градуса алуминият и титанът образуват съединение TiAl (титанов алумид) с масова част на алуминия от 36,03%, което увеличава крехкостта на метала.
2. При 1340 градуса те образуват съединение TiAl₃ (титанов триалуминид) с масова част на алуминий от 60%–64%.
3. При топене се образува твърд разтвор на титан в алуминий, когато масовата част на титана достигне 0,15%.
**Взаимната разтворимост между алуминий и титан е изключително ниска**
1. При 665 градуса разтворимостта на титан в алуминий е 0,26%–0,28%; тази разтворимост намалява с понижаване на температурата.
2. Когато температурата падне до 20 градуса, разтворимостта на титан в алуминий пада до 0,07%, което затруднява ефективното свързване на двата основни метала.
3. Разтворимостта на алуминия в титана е още по-ограничена, което създава значителни предизвикателства при образуването на заваръчен шев между двата основни метала. Алуминият и титанът показват висока абсорбция на газ при високи температури
4. Течният алуминий може да разтвори големи количества водород, докато твърдият алуминий няма почти никаква разтворимост за него; следователно водородът не може да излезе навреме по време на втвърдяването на заваръчния шев, което води до образуване на порьозност.
5. Водородът има висока разтворимост в титан; при по-ниски температури водородните агрегати образуват пори, намалявайки пластичността и якостта на заваръчния шев и го правят склонен към крехко напукване.
Алуминият и титанът образуват крехки съединения с други примеси
1. Оксидите, образувани от алуминий и кислород, увеличават крехкостта на метала, което затруднява заваряването.
2. Титанът реагира с азота, за да образува титанов нитрид, което намалява пластичността на метала.
3. Титанът реагира с въглерод, за да образува карбиди; когато масовата част на въглерода надвишава 0,28%, заваряемостта на двата основни метала се влошава значително.
Алуминият и титанът проявяват различни реакции при различни температури
1. Има огромна разлика в топлопроводимостта между алуминия и титана; топлопроводимостта на алуминия (206,9 W·m⁻¹·K⁻¹) е приблизително 16 пъти по-голяма от тази на титана (13,8 W·m⁻¹·K⁻¹).
2. Коефициентите на линейно разширение на алуминия и титана се различават значително, като коефициентът на алуминия е около три пъти по-голям от този на титана; това ги прави податливи на напукване при напрежение.
Изгар-и изпаряване на легиращи елементи в алуминий и титан
1. Когато алуминий или алуминиеви сплави се стопят, елементи с по-ниски точки на топене-като магнезий и цинк-започват да изгарят или да се изпаряват.
2. При достигане на точката на топене на титан или титанови сплави (1677 градуса), изгарянето-и изпарението на алуминий и други легиращи елементи се засилват, което води до нехомогенен химичен състав на заваръчния шев и намалена якост.
Имейл-:garychen3215@hotmail.com
Адрес: No.35, Baoti Rd, град Baoji, провинция Shaanxi, Китай
За контакт: г-н Гари Чен
Телефон: +86-917-8883215
Мобилно/WhatsApp: +86 13092900605
