轻质材料焊接技术

第1章 概述1

1.1 轻质材料焊接的发展 / 2

1.1.1 轻质材料发展的战略意义 / 2

1.1.2 轻质材料焊接现状 / 3

1.2 轻金属的分类及性能 / 3

1.2.1 轻金属的分类 / 3

1.2.2 轻金属的主要特性 / 4

1.3 轻质材料的焊接应用 / 7

1.3.1 轻金属焊接的难易程度 / 7

1.3.2 钛及其合金的焊接应用 / 8

1.3.3 铝及其合金的焊接应用 / 12

1.3.4 镁及其合金的焊接应用 / 16

1.3.5 轻质复合材料的焊接应用 / 19

参考文献 / 20



第2章 钛及钛合金的焊接21

2.1 钛及钛合金的分类和性能 / 22

2.1.1 钛及钛合金的分类 / 22

2.1.2 钛及钛合金的化学成分及性能 / 23

2.2 钛及钛合金的焊接性分析 / 25

2.2.1 接头区脆化 / 26

2.2.2 焊接裂纹倾向 / 29

2.2.3 焊缝中的气孔 / 30

2.3 钛及钛合金的焊接工艺 / 32

2.3.1 钛及钛合金焊接工艺特点 / 33

2.3.2 钛及钛合金的氩弧焊(TIG 焊/MIG 焊) / 41

2.3.3 钛及钛合金的等离子弧焊(PAW) / 53

2.3.4 钛及钛合金的电子束焊 / 54

2.3.5 钛及钛合金的扩散焊 / 61

2.3.6 钛及钛合金的电阻焊 / 66

2.3.7 钛及钛合金的其他焊接方法 / 68

参考文献 / 70



第3章 铝及铝合金的焊接71

3.1 铝及铝合金的特性和焊接特点 / 72

3.1.1 铝及铝合金的分类和性能 / 72

3.1.2 铝及铝合金的焊接特点 / 76

3.1.3 铝及铝合金的常用焊接方法 / 77

3.1.4 铝及铝合金焊接材料 / 80

3.2 铝及铝合金的焊接性分析 / 85

3.2.1 焊缝中的气孔 / 85

3.2.2 焊接热裂纹 / 88

3.2.3 焊接接头的力学性能 / 91

3.2.4 铝合金焊接修复和焊接性评定 / 96

3.3 铝及铝合金焊接工艺 / 98

3.3.1 焊前准备 / 98

3.3.2 铝及铝合金的钨极氩弧焊(TIG 焊) / 99

3.3.3 铝及铝合金的熔化极氩弧焊(MIG 焊) / 103

3.3.4 铝及铝合金的搅拌摩擦焊(FSW) / 109

3.3.5 铝及铝合金的钎焊 / 117

3.3.6 铝及铝合金的激光焊 / 123

参考文献 / 126



第4章 镁及镁合金的焊接127

4.1 镁及镁合金的分类、性能及焊接性特点 / 128

4.1.1 镁及镁合金的分类 / 128

4.1.2 镁及镁合金的成分及性能 / 130

4.1.3 镁及镁合金的焊接性特点 / 133

4.1.4 镁合金的应用 / 135

4.2 镁及镁合金焊接工艺 / 136

4.2.1 焊接材料及焊前准备 / 136

4.2.2 镁及镁合金的氩弧焊 / 138

4.2.3 镁及镁合金的电阻点焊 / 142

4.2.4 镁及镁合金的气焊 / 143

4.2.5 镁及镁合金的搅拌摩擦焊(FSW) / 144

4.2.6 镁及镁合金的其他焊接方法 / 147

4.3 镁及镁合金焊接实例 / 152

4.3.1 AZ31B镁合金的钨极氩弧焊 / 152

4.3.2 电子控制柜镁合金组合件TIG 焊 / 154

4.3.3 镁合金汽轮机喷嘴裂纹的电子束焊修复 / 155

4.3.4 飞机发动机镁合金铸件裂纹的TIG 焊修复 / 156

4.3.5 AZ31B/AZ61A异种镁合金的搅拌摩擦焊 / 157

4.3.6 镁合金超声波振动钎焊 / 160

4.3.7 镁合金自行车架的脉冲交流TIG 焊 / 161

4.3.8 ZM 镁合金铸件缺陷的补焊 / 164

参考文献 / 166



第5章 叠层材料的焊接169

5.1 叠层材料的性能特点及焊接性 / 170

5.1.1 叠层材料的性能特点 / 170

5.1.2 叠层材料的焊接性分析 / 173

5.1.3 叠层材料的焊接研究现状 / 176

5.1.4 微叠层复合材料加工及增韧机制 / 178

5.2 叠层材料的填丝钨极氩弧焊 / 183

5.2.1 叠层材料填丝TIG 焊的工艺特点 / 183

5.2.2 叠层材料焊接区的熔合状态 / 184

5.2.3 叠层材料与18-8钢焊接区的组织性能 / 190

5.2.4 叠层复合材料焊接区的应力分析 / 193

5.3 叠层材料的扩散钎焊 / 203

5.3.1 叠层材料扩散钎焊的工艺特点 / 203

5.3.2 叠层材料与18-8钢扩散钎焊的界面状态 / 206

5.3.3 叠层材料/18-8钢扩散钎焊接头的显微硬度 / 213

5.3.4 叠层材料/18-8钢扩散钎焊接头的剪切强度 / 217

5.4 叠层材料与钛合金的过渡液相扩散焊 / 219

5.4.1 叠层材料与钛合金TLP扩散焊的工艺特点 / 219

5.4.2 叠层材料与钛合金TLP扩散焊的界面行为 / 221

5.4.3 叠层材料与钛合金TLP扩散焊接头的性能特点 / 226

参考文献 / 228



第6章 异种轻金属的焊接231

6.1 铜与铝及铝合金的焊接 / 232

6.1.1 铜与铝及铝合金的焊接特点 / 232

6.1.2 铜与铝及铝合金的熔焊 / 234

6.1.3 铜与铝及铝合金的压焊 / 237

6.1.4 铜与铝及铝合金的钎焊 / 245

6.1.5 铜与铝的搅拌摩擦焊 / 251

6.2 铜与钛及钛合金的焊接 / 254

6.2.1 铜与钛及钛合金的焊接特点 / 254

6.2.2 铜与钛及钛合金的氩弧焊 / 254

6.2.3 铜与钛及钛合金的扩散焊 / 255

6.3 钛与铝的焊接 / 257

6.3.1 钛与铝的焊接性特点 / 257

6.3.2 钛与铝的钨极氩弧焊 / 258

6.3.3 钛与铝的扩散焊 / 265

6.3.4 钛与铝的冷压焊 / 267

6.3.5 钛与铝的激光焊 / 267

6.4 铝与镁的焊接 / 271

6.4.1 铝与镁的焊接性特点 / 271

6.4.2 铝与镁的钨极氩弧焊 / 273

6.4.3 铝与镁的搅拌摩擦焊 / 274

6.4.4 铝与镁的扩散焊 / 278

参考文献 / 280



第7章 轻质复合材料的焊接283

7.1 轻质复合材料的分类、特点及性能 / 284

7.1.1 轻质复合材料的分类及特点 / 284

7.1.2 轻质复合材料的增强体 / 286

7.1.3 轻金属基复合材料的性能特点 / 287

7.2 轻质复合材料的焊接性分析 / 291

7.2.1 轻金属基复合材料的焊接性 / 291

7.2.2 树脂基复合材料的连接性 / 295

7.2.3 非连续增强金属基复合材料的焊接特点 / 297

7.3 铝基复合材料的焊接 / 299

7.3.1 铝基复合材料的焊接特点 / 299

7.3.2 铝基复合材料的电弧焊 / 301

7.3.3 铝基复合材料的钎焊 / 304

7.3.4 铝基复合材料的摩擦焊 / 309

7.3.5 铝基复合材料的扩散焊 / 312

7.3.6 铝基复合材料的高能密度焊接 / 316

7.4 钛基复合材料的焊接 / 317

7.4.1 纤维增强钛基复合材料的焊接方法 / 317

7.4.2 纤维增强钛基复合材料的激光焊 / 317

7.4.3 纤维增强钛基复合材料的扩散焊 / 319

7.4.4 钛基复合材料的钎焊 / 321

7.5 C/C复合材料的连接 / 322

7.5.1 C/C复合材料连接的主要问题 / 322

7.5.2 C/C复合材料的扩散连接 / 322

7.5.3 C/C复合材料的钎焊连接 / 325

参考文献326