2) 钛合金与铝合金在冶金学上不相容，在高温下会形成不同的金属间化合物。在

1350℃时，形成含铝量为 60%-64%的 Ti3Al 型金属间化合物；在 1460℃时，形成 含铝量为 36%的 TiAl 型金属间化合物，使接头脆性增加[14]。当铝和钛熔化后，钛 含量为 0。15%时，形成钛在铝中的固溶体。而且，如果复合结构在空气中或者保 护不佳时，钛和氮反应生成氮化物，降低接头塑性；钛和碳反应形成碳化物，当 含碳量大于 0。28%时，接头连接性显著下降[15]。

3) 铝的线膨胀系数为 23。8*10-6/K-1，钛的线膨胀系数为 8。2*10-6/K-1，并且铝的热导 率约为钛的 16 倍，在焊接过后，会在焊缝处形成很大的热残余应力，会促进接头 处裂纹的生成与发展。

4) 钛合金与铝合金异质焊接过程较易形成结晶裂纹和液化裂纹[21]。结晶裂纹形成是 因为铝合金多以共晶组织存在，在焊后冷却过程中，焊缝开始结晶，在冷却到固 相线附近时，由于固相晶体的收缩，晶体之间会形成间隙。如果液态晶体来不及 补充这些间隙，在拉应力作用下，会形成结晶裂纹。液化裂纹形成是因为在近焊 缝金属附近，由于热循环导致低熔点共晶重新熔化，由于钛合金与铝合金异质焊 接形成的焊缝中晶体以柱状晶形式生长，将液态晶体挤压，在晶界附近形成液态 薄膜，特别是如果此时收到拉应力作用，极易形成液化裂纹。

1。4 国内外钛合金-铝合金焊接的研究现状

1。4。1 Ti/Al 钎焊发展

1。4。2 Ti/Al 激光熔钎焊发展

1。4。3 Ti/Al 扩散焊发展

1。4。4 Ti/Al 搅拌摩擦焊发展

1。5 电子束焊接的特点与研究现状

电子束焊接是目前较为热门的高能束流加工方法之一。电子束焊接过程是通过高 压加速装置加速电子，形成高速电子束流，通过聚焦线圈的磁场聚焦汇聚得到很小的

焦点，轰击在置于真空或非真空的焊件上，电子动能迅速转化为热能，熔化金属，形 成“匙孔”，实现金属的焊接功能。

1。5。1 电子束焊接的特点

1) 电子束穿透能力强，焊缝深宽比大，可达到 50:1。对于钛铝复合结构的厚度适应 性强。

2) 焊接速度快，热影响区小，焊接变形小。可以有效减少由于钛和铝的热膨胀系数 差异，引起的应力集中，以及减少由于残余应力引起的变形，得到拥有良好外形 和力学性能的接头[23]。

3) 真空环境利于提高焊缝质量。由于钛和铝均属于活泼金属，与多种元素均会反映， 并且形成的化合物会明显降低接头的力学性能。同时，钛和铝均易在空气中形成 致密氧化薄膜，阻止母材熔化与融合，形成夹杂，促进接头中裂纹形成，降低接 头力学性能。文献综述

4) 焊接可达性好。可以焊接形状复杂的零部件，只要电子束可达，即可焊接。电子 束易受控。通过控制电子束的偏移，可以实现复杂接缝的自动焊接，可通过设计 电子束轨迹图案，设计工件表面的功率分布。可以通过电子束扫描熔池来消除缺 陷，提高接头质量[24]。

1。5。2 电子束焊接的研究现状

由于电子束焊接的真空要求以及设备的昂贵，相关试验做得都较少。在此之前， 可查文献中，王亚荣的团队运用电子束焊的方式焊接过铝合金和钛合金，最终达到抗 拉强度为 180MPa，已经接近铝合金母材抗拉强度的 40%了。由此可见，电子束焊接 可以获得较为良好的焊接接头。虽然，其缺点很明显，即成本较高、效率较低。但对 于焊接要求较高的钛合金-铝合金复合金属材料，有着更加无可替代的优点[25]。

1。6 课题的目的和任务