钛/铝异种金属搅拌摩擦焊搭接界面设计及组织性能分析

刘金浩; 董吉义; 尹玉环; 徐磊; 何建利

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2025.03.09

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专辑

钛/铝异种金属搅拌摩擦焊搭接界面设计及组织性能分析
Interface Design and Microstructure Property Analysis of Ti/Al FSW
2025年55卷第3期页码：72-76
收稿：2024-11-24，

修回：2024-12-31，

纸质出版：2025-03-20
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.03.09
稿件说明：

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刘金浩，董吉义，尹玉环，等.钛/铝异种金属搅拌摩擦焊搭接界面设计及组织性能分析［J］.电焊机，2025，55（3）：72-76. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.03.09.

LIU Jinhao, DONG Jiyi, YIN Yuhuan, et al.Interface Design and Microstructure Property Analysis of Ti/Al Friction Stir Welding[J].Electric Welding Machine, 2025, 55(3): 72-76. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.03.09.

摘要

钛/铝异种金属复合结构可以充分利用不同材料的优势性能并有效减重，在航空航天、武器装备制造中具有广阔应用前景。本研究对2A14铝合金及TC4钛合金进行搅拌摩擦焊搭接试验，探讨了不同搭接界面结构对接头微观组织及力学性能的影响机制。结果表明，在钛/铝搭接界面处发生了材料的塑性变形，且生成金属间化合物TiAl

相；平面搭接结构以冶金连接方式为主，且存在微观机械互锁结构；矩形结构和榫卯结构均可实现“冶金连接+多尺度机械连接”，两种结构在拉伸剪切试验中存在二次断裂现象；三种界面结构中，榫卯结构接头具有更高的接头强度和伸长率，榫卯结构相较平面搭接结构接头强度提升85.05%，伸长率提升61.92%。

Abstract

The Ti/Al dissimilar metal composite structure can fully utilize the superior properties of different materials and effectively reduce weight

presenting broad application prospects in the manufacturing of aerospace and weapon equipment. In this paper

friction stir welding experiments were conducted on 2A14 aluminum alloy and TC4 titanium alloy

and the influence mechanism of different interface structures on the microstructure and mechanical properties of the joint was explored. The results show that plastic deformation of the material occurs at the titanium/aluminum lap interface

and the intermetallic compound TiAl

phase is generated. The flat structure is mainly metallurgical and there exist micro-mechanical interlocking structures.

Both the rectangular structure and the dovetail structure can achieve "metallurgical connection + multi-scale mechanical connection"

and the two structures exhibit secondary fracture in the tensile shear test. Among the three interface structures

the joint of the dovetail structure possesses higher joint strength and elongation. Compared with the joint of the flat structure

the strength of the dovetail structure is increased by 85.05% and the elongation is increased by 61.92%.

关键词

Keywords

references

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