异种金属的焊接

异种金属的焊接
本文分析了异种金属焊接的研究现状、应用和发展趋势，旨在为异种金属焊接研究提供帮助。

焊接是现代工业生产中的重要金属加工工艺方法，广泛应用于造船、航空、航天、汽车工业和机械制造等领域。

随着科学技术的发展，异种金属的焊接技术发展越来越快，质量要求也越来越高。

因此，研究异种金属的焊接工艺技术已成为焊接领域的一种发展趋势。

1.异种金属的焊接研究现状
1.1 铝钢异种金属焊接研究现状
近年来，汽车工业为了节约燃料、保护环境、不断努力减轻汽车重量，对汽车材料提出了更高的要求。

增加铝材的使用量是其中的重要措施之一。

因此，在汽车工业生产中，采用“钢+铝”双金属焊接结构成为汽车轻量化的首选方案，这必然涉及到铝和钢两种材料之间的连接。

目前，应用于铝和钢连接
的焊接方法主要有压焊、钎焊、熔焊、扩散焊、电弧焊、激光焊和磁脉冲焊等。

铝钢之间的焊接一直是焊接领域的难点和热点问题，其中脆性金属间化合物的生成是影响接头性能的主要因素。

压力焊和钎焊由于基体可以在焊接过程中保持固态，同时焊接热输入容易控制，因此接头的性能一般不受限于金属间化合物的厚度，比较适于铝钢之间的焊接。

但是这种焊接方法效率较低，对工件的尺寸和形状有特殊的要求，不适于大批量生产。

熔焊方法比较灵活，效率较高，但是金属间化合物又成为不可避免的附加产物。

虽然采用熔钎结合的方法已经获得了很好的效果，但是对于金属间化合物的生长动力学以及如何促进铝合金熔体润湿钢板表面等方面还没有系统研究，因此，解决上述问题对于促进高效的焊接方法在铝钢焊接中的应用具有重要的意义。

1.2 铜钢异种金属焊接研究现状
采用钢和铜复合零部件因在性能与经济上优势互补，具有广阔的应用前景。

世界各国的研究者对铜和钢的焊接进行了实
验和理论分析，目前常用的焊接方法有熔焊、压焊、钎焊和熔焊-钎焊等。

不需要删除明显有问题的段落。

每种焊接方法都有其独特的特点和适用范围。

其中，冷金属过渡焊接是一种相对较新的焊接方法，具有广阔的应用前景。

在铜和钢的焊接接头结合机理方面的研究，主要集中在青铜和钢焊接后的接头组织方面，但对于紫铜和钢的焊接仍需要进一步探讨。

在熔焊焊接钢和钛以及钛合金时，焊缝会产生TiFe、
TiFe2和TiC等脆性化合物，焊后容易出现裂纹，因此一般不
采用熔焊方法，如焊条电弧焊、埋弧自动焊和CO2气体保护焊。

在焊接生产中，通常采用真空扩散焊、真空电子束焊、钎焊和氩弧焊等方法，可以获得优良的钢和钛以及钛合金的焊接接头。

钛合金和高强度钢是航空航天、空间技术、核能、船舶等武器装备领域重要的材料。

钛合金和不锈钢的连接可以采用真空钎焊、扩散焊、摩擦焊等方法，能够获得性能良好的接头。

例如，在某航空部件中，采用扩散焊和钎焊的方法获得了优质的TC4钛合金和42CrMo钢之间的连接。

在航天器推进系统中，异种金属导管结构大量采用了钛合金和不锈钢。

目前仍采用机械连接加密封胶脂的组合方法进行连接，但密封程度低，接头性能差。

而采用高频感应钎焊的方法，能够获得高密封性能、高力学性能的钎焊接头，杜绝了杂质侵入导管结构中的可能性，并且能够提高一次连接的成功性和生产效率。

目前，镁合金的研究和开发主要围绕提高材料的强度、塑性、韧性、抗腐蚀和抗疲劳等综合性能展开。

新型合金的开发可以通过采用新的合金元素、新的抗腐蚀处理工艺等途径实现。

除了镁合金的设备开发、合金系研发和熔炼外，镁合金与其他金属的焊接问题也是一个关键问题。

由于Mg和Al的表面容
易形成氧化膜（MgO、Al2O3），采用一般的焊接工艺难以得
到良好的焊接接头，并且在焊缝中容易形成大量的Mg-Al系
脆性金属间化合物。

因此，采用先进的连接方法对Mg/Al异
种金属进行焊接是目前非铁金属材料焊接领域的前沿课题。

目前，Mg/Al异种金属的焊接研究主要集中在焊接方法选择、焊接参数、填充材料以及焊接接头组织性能等几个方面。

常用的焊接方法包括熔焊和固相焊，如钨极氩弧焊、电子束焊、搅拌摩擦焊、电阻点焊和扩散焊等。

由于Mg和Al都是轻质
非铁金属材料，广泛应用于航空航天、汽车、电子等高新领域，因此Mg和Al的焊接问题是一个必须解决的实际工程问题。

然而，目前的研究中接头结合区易形成高硬度的Mg-Al系脆
性相，会严重降低接头组织的塑性，因此母材及焊接方法的选用将成为今后Mg和Al焊接的重点。

进一步开展Mg和Al的
焊接工艺和基础理论研究，对推动Mg/Al异种金属焊接接头
应用有重要的意义。

针对Ti/Al异种金属的焊接，常用的连接方法包括熔钎焊、真空钎焊、高频感应钎焊、摩擦焊、扩散焊和超塑成型/扩散
连接等。

然而，铝合金和钛合金易氧化、相互溶解度小、高温吸气性大、易形成脆性化合物等问题，使得连接时仍然存在一定的困难。

其中，摩擦焊铝合金与钛合金需要添加纯铝作为中间层，能获得塑形相当好的焊接接头。

扩散焊方法的应用需要铝合金与钛合金之间形成楔形的沟槽，通过铝合金的变形与扩散而形成接头。

采用真空钎焊方法由于焊接时间较长，容易产
生金属间化合物，而影响接头性能，最好能够在钛合金表面镀Ni然后焊接，能够获得良好的接头性能。

采用高频感应钎焊方法，加热时间非常短，金属间化合物还来不及产生，因而获得了力学性能和密封性能都非常好的接头。

对于Cu/Al异种金属的焊接，常用的焊接方法包括钎焊、熔焊和压焊等。

铜和铝都容易氧化，但抗腐蚀性能好。

其中，冷压焊是一种很有发展前途的焊接方法，尤其是焊接塑性变形量较大的异种金属更为合适。

铝合金还可以与其他材料进行连接，如铝铜双金属片、铝铜导管结构、铝铜散热器、铝铜热管结构等。

因此，对于Cu/Al异种金属的焊接研究，需要综合考虑材料的特性和连接方法的适用性，以获得良好的接头性能。

大量使用爆炸焊作为一种新型焊接工艺和技术，已经在焊接异种金属材料方面展现出了卓越的优势和无可替代的价值。

在我国，这种技术的发展应该得到更多的重视和支持。

随着异种材料连接结构的应用越来越广泛，连接技术也变得越来越重要。

根据不同的异种材料组合、结构形状和应用环境，选择合适的连接方法非常关键。

目前，钎焊技术是异种材料连接的主要方法，但也存在着一些局限性。

近年来，新的连接方法如熔钎焊、电子束钎焊、激光钎焊、活性软钎焊和搅拌摩擦焊等也
在不断发展。

然而，影响异种金属焊接的因素很多，如熔点、线膨胀系数、导热率和比热、电磁性、氧化性、金属间化合物等等。

只有选择合适的焊接方法和填充材料，并制定合理的焊接工艺和采取特殊的措施，才能获得优质的焊接接头。