[发明专利]一种钛-铝异种金属高强冶金结合的电子束连接方法

权利要求书

1.一种钛-铝异种金属高强冶金结合的电子束连接方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，制备Ti-6Al-4V钛合金板与6061铝合金板接头结构，在Ti-6Al-4V钛合金板与6061铝合金板接头形成的I型接头的两个对接面上分别切割出一个沿焊接件厚度方向的凸起平台，两对接试板形成的台阶状接头结构相互对接并契合形成待焊接头，所述的凸起平台在焊接件长度及宽度方向等长，在厚度方向的高度之和为对接试板厚度；

步骤2，将Ti-6Al-4V钛合金板与6061铝合金板进行焊前处理，包括去油、去污、去除氧化膜、工装；

步骤3，抽取真空，设定电子束焊接参数：加速电压V、聚焦电流I_f、X-Y轴偏转电流I_x和I_y、工作高度h、灯丝电流I；

步骤4，设定电子束束流I_b：10-35mA，焊接速度v：10-20mm/s，束流上升t_u、下降时间t_d：1.0-3.0s；电子束聚焦于铝板上，束斑中心偏离对接接头中心线的偏置距离a₁：0.5-1.5mm，进行焊接，电子束与工件作用并形成完整熔池后，设置X轴水平运动，完成Ti-6Al-4V钛合金板与6061铝合金板的第一道熔钎焊接，焊缝宽度记为C1；

步骤5，调整电子束聚焦位置，设置电子束聚焦在钛板上，束斑中心偏离对接接头中心线的偏置距离a₂：1.5-4.5mm，设定电子束流I_b：15-30mA，焊接速度v：10-20mm/s，束流上升t_u、下降时间t_d：1.5-3.0s，进行焊接，电子束与工件作用并形成完整熔池后，设置X轴水平运动，完成Ti-6Al-4V钛合金板与6061铝合金板的第二道重熔改性焊接，焊缝宽度记为C2，该焊缝不与前一熔钎焊缝交叉；

步骤4和步骤5中的对接接头中心线为焊接试板正面的钛铝交接线。

2.根据权利要求1所述的钛-铝异种金属高强冶金结合的电子束连接方法，其特征在于，步骤1中，所述的凸起平台宽度范围a：0＜a＜C1。

3.根据权利要求1所述的钛-铝异种金属高强冶金结合的电子束连接方法，其特征在于，步骤2中，焊前处理步骤为：

步骤2.1，Ti-6Al-4V钛合金板与6061铝合金板待焊位置及相邻50mm区域表面采用纸砂轮和钢丝刷机械打磨，露出金属光泽，再使用280#、400#、600#砂纸精细打磨，得到平整待焊面，再使用丙酮进行表面油污清理；

步骤2.2，清理完成的待焊工件在2小时内完成焊接；

步骤2.3，Ti-6Al-4V钛合金板与6061铝合金板设置在不锈钢垫板上，垫板表面开有直径4-8mm半圆弧形槽，以保证焊缝背面成型；

步骤2.4，Ti-6Al-4V钛合金板与6061铝合金板对接接头的工装间隙范围b设置为小于0.5mm；

步骤2.5，Ti-6Al-4V钛合金板与6061铝合金板对接接头的工装设置为铝侧试板凸起平台在上。

4.根据权利要求1所述的钛-铝异种金属高强冶金结合的电子束连接方法，其特征在于，步骤3中，所述的真空包括枪真空和室真空，枪真空度≥8E^-3Pa，室真空度≥7E^-2Pa。

5.根据权利要求1所述的钛-铝异种金属高强冶金结合的电子束连接方法，其特征在于，步骤3中，设定的焊接参数为：加速电压V：50-60kV，聚焦电流I_f：650-750mA，X-Y轴偏转电流I_x和I_y：0-10mA，工作高度h：275-300mm，灯丝电流I：425-450mA。

6.根据权利要求1所述的钛-铝异种金属高强冶金结合的电子束连接方法，其特征在于，第二道焊缝与第一道熔钎焊缝相近但不交叉，步骤5中，1/2(C1+C2)+3mm≥a₁+a₂+b＞1/2(C1+C2)，b为Ti-6Al-4V钛合金板与6061铝合金板对接接头的工装间隙范围。

7.根据权利要求1所述的钛-铝异种金属高强冶金结合的电子束连接方法，其特征在于，所述的Ti-6Al-4V钛合金板合金质量百分组成为：Ti：89.12％、Al：6.42％、V：4.30％、Fe：0.05％、C：0.03％；6061铝合金板质量百分组成为:Si 0.4％、Fe 0.7％、Cu 0.15-0.4％、Mn 0.15％、Mg 0.8-1.2％、Cr 0.08-0.35％、Zn 0.25％、Ti 0.15％、Al余量。