[发明专利]一种铝/钛复合板及其制备方法

说明书

本发明公开一种铝/钛复合板及其制备方法，铝/钛复合板包括依次设置的铝合金板、过渡层、钛合金板，过渡层包括钛片，且钛片的一端形成过渡层的一端；制备方法包括：采用超声波焊接将钛片的一端与铝合金板的一端固定连接在一起；采用电阻点焊将过渡层的另一端与钛合金板的一端固定连接在一起。本发明提供了一种通过添加过渡层实现铝/钛复合板搭接快速连接的工艺方法，先采用超声波焊接的方式使铝合金板表面预先制备高熔点金属片，起到表面改性的作用；然后通过电阻点焊施加二次热源，在高温热源作用下，界面元素扩散，从而形成高质量焊接接头，极大提高焊接接头力学性能。

技术领域

本发明属于金属焊接技术领域，特别涉及一种铝/钛复合板及其制备方法。

背景技术

随着制造业的快速发展，传统材料已经不能满足先进工业发展需求，而在航空、航天、载人深潜等尖端科技的发展领域，有色金属受到科研人员的青睐，有色金属焊接将成为未来金属材料焊接领域的热门。其中钛(Ti)合金与铝(Al)合金复合结构能充分发挥两者在经济和性能上的优势，特别是在航空、航天领域具有很高的应用价值。例如飞机机舱散热片、座位导轨、机翼蜂窝夹层和高速列车车厢均可采用Al/Ti复合结构，其中部分飞机减轻重量的同时还要其具备较高的比强度和较好的抗疲劳性能，采用Al/Ti蜂窝复合板制造机翼蒙皮，多采用搭接接头形式。此外“轻量化”是国家所倡导的一种生产方式，因此开展Al/Ti异种材料复合结构焊接技术的研究和应用推广，具有重要意义与广阔前景。但现有技术多直接采用熔化焊接的方式，但该方式制备Al/Ti复合结构时，易在界面结合处形成大量脆性金属间化合物，导致接头焊缝脆化、开裂，从而影响接头强度。

针对Al/Ti薄板焊接且采用搭接接头的生产问题，现有技术已提出添加过渡层金属实现Al/Ti异种金属连接的方法，过渡层在Al/Ti金属连接时增益效果体现在两个方面：一方面，中间层金属的添加能有效阻止母材金属之间的扩散，减少接头中脆性金属间化合物的生成；另一方面，异种金属间的物理性能、化学成分、组织结构存在巨大差异，选择与母材之间固溶度较高的金属片来减少由于理化性质差异而产生的晶粒粗化、成分不均、应力集中、裂纹等不良因素。但是，添加过渡层后，还是存在一些问题，如在焊接过程中，单一热源作用下，以力学性能为指标，焊接接头效果并不理想，且在实际操作过程中发现，在采用较低焊接规范参数下，未能达到过渡层金属发生冶金反应时的熔点，从而失去了添加过渡层目的，大大影响了实际焊接的效果。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术钛合金与铝合金复合结构直接采用熔化焊接的方式，接头强度不够，添加过渡层金属使铝/钛金属连接方式也无法形成高质量焊接接头的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种铝/钛复合板的制备方法，铝/钛复合板包括依次设置的铝合金板、过渡层、钛合金板，过渡层包括钛片；制备方法包括：S1：采用超声波焊接将钛片与铝合金板固定连接在一起；S2：在焊接机的上从下到上依次设置铝合金板、过渡层、钛合金板，采用融化焊将铝合金板、过渡层、钛合金板固定连接在一起。

采用上述方案，本发明提供了一种通过添加过渡层实现铝/钛复合板搭接快速连接的工艺方法，先采用超声波焊接的方式使铝合金板表面与过渡层中的钛片连接，使铝合金板表面预先制备高熔点金属片，起到表面改性的作用，钛片有利于焊接接头强度，且超声波焊接热输入量低，对铝合金母材损伤小，从而提高接头力学性能；然后通过熔化焊(例如电阻点焊)的方式施加二次热源，在高温热源作用下，界面元素扩散，从而形成高质量焊接接头，使得过渡层与钛合金板相连，从而极大提高焊接接头力学性能。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的铝/钛复合板的制备方法，过渡层还包括铌片；步骤S2包括：在电阻点焊焊接机的两个电极之间先设置步骤S1获得的已连接的铝合金板和钛片，再将铌片设置于钛片上，钛合金板设置于铌片上；采用融化焊将铝合金板、钛片、铌片和钛合金板固定连接在一起。

采用上述方案，过渡层中加入更高熔点的铌片，从铝合金板侧至钛合金板侧依次为钛片和铌片，在二次热源(电阻点焊)作用下，使铝合金板侧至钛合金板侧温度呈梯度分布。