[发明专利]一种消除铝-钛激光熔钎焊搭接接头铝合金热裂纹的方法

说明书

本发明公开了一种消除铝‑钛激光熔钎焊搭接接头热裂纹的方法，涉及异种金属激光焊接领域。本发明将超声波振动分散之后的四氟铝酸钾、六氟铝酸钾、TiC纳米陶瓷颗粒与丙酮混合的悬浮液均匀涂敷在铝合金板表面，将超声波振动分散之后的四氟铝酸钾、六氟铝酸钾与丙酮混合的悬浮液均匀涂敷在钛合金板表面，待丙酮挥发之后进行试样的装夹，利用双激光束进行铝‑钛异种金属搭接激光熔钎焊。激光能量作用在铝合金上使母材发生熔化，熔化后的铝合金润湿铺展在钛合金表面，发生界面反应形成熔钎焊接头。通过添加TiC纳米颗粒粉末，在激光熔钎焊过程中对铝合金焊缝起到了晶粒细化的作用，有效地抑制了接头铝合金焊缝中的热裂纹，接头的抗拉剪强度大幅度提高。

技术领域

本发明涉及铝-钛异种金属激光焊接领域，具体的，一种消除铝-钛激光熔钎焊搭接接头铝合金热裂纹的方法。

背景技术

铝合金材料因其较高的比强度、较低的密度、良好的板材成形性能和较低的成本，已经在航空航天及汽车等工业领域得到了广泛的应用。同时，钛合金由于其优异的耐腐蚀性、更高的比强度和良好的高温性能而被应用于结构件和航空发动机部件中。随着工业领域，特别是航空航天领域对轻量化要求的提高，铝-钛异种材料复合构件开始得到了越来越广泛的应用，铝合金和钛合金的连接成为了人们所关注的热点问题。

激光熔钎焊具有加热和冷却速度快、能量密度可精确控制、工件变形小、残余应力低、激光光斑位置可精确定位等优点，是铝-钛异种金属连接的极佳选择。在焊接的过程中，激光作用在低熔点的铝合金材料上使其发生熔化，进而润湿铺展在未熔化的钛合金板上发生界面冶金反应，生成钎缝。由于异种材料热膨胀系数等热物理性能之间的巨大差异以及接头内部残余应力的存在，在接头内部铝合金侧极易产生热裂纹缺陷，特别是采用7075等热裂纹敏感性较高的高强铝合金时，热裂纹现象更加明显。热裂纹的存在会大幅度降低接头的可靠性，限制接头力学性能的进一步提高。

针对现有技术文献的检索可知，目前针对铝合金焊缝中热裂纹的问题，一般采用改进焊接工艺、使用填充焊丝等工艺手段，中国专利CN 111805081 A公开了一种通过在熔池两侧分别施加一束激光，进而利用热膨胀效应将焊缝中的残余拉应力转变为残余压应力，最终抑制铝合金焊接热裂纹的方法。

针对以上问题，本发明提出了一种无需填充焊丝，无需改变焊接速度、激光功率等焊接工艺参数，只需要在铝-钛搭接接头铝合金上方涂敷含有纳米颗粒的粉末，从而消除铝-钛激光熔钎焊搭接接头铝合金热裂纹的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供的是一种消除铝-钛激光熔钎焊搭接接头铝合金热裂纹的方法，该方法可以显著细化接头铝合金焊缝的晶粒，抑制接头内部的热裂纹，大幅度提高接头的抗拉剪性能。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种消除铝-钛激光熔钎焊搭接接头铝合金热裂纹的方法，主要包括以下步骤：

步骤1、铝合金板材和钛合金板材进行表面预处理；

步骤2、在铝合金板材表面涂覆纳米陶瓷颗粒Nocolok钎剂；

步骤3、在钛合金板材表面涂覆Nocolok钎剂；

步骤4、将铝合金板材和钛合金板材相互搭接，对搭接部位进行激光焊接处理。

步骤1具体为，对铝合金板材和钛合金板材表面的油污使用丙酮进行清洗，清洗后对板材进行烘干，然后使用砂纸对铝合金表面和钛合金表面进行机械打磨，去除表面的氧化膜。

步骤2中，所述纳米陶瓷颗粒Nocolok钎剂的制备方法如下：将四氟铝酸钾、六氟铝酸钾、纳米陶瓷颗粒按比例混合，然后向混合粉末中加入丙酮调成液态并置于超声波振动机中分散混合，制备成液态悬浮液。