コールドウェルディングプロセスによるTi/Cu異種金属突合せ溶接のキャラクタリゼーション

科学分野:

• 材料科学
• 冶金学
• 接合技術

背景:

• チタン合金と銅は、航空宇宙および産業において不可欠です。
• Ti-Cu合金の異種溶接は、金属間化合物の形成により困難です。
• 既存の溶接方法には、強度と適用性において限界があります。

研究 の 目的:

• チタン合金（Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr）と純銅（99.90%）の接合におけるコールドウェルディングの実現可能性を調査すること。
• 接合部の機械的特性、微細構造、および相組成を分析すること。
• 金属間化合物の形成とその接合特性への影響を理解すること。

主な方法:

• 異種金属の接合にはコールドウェルディングを採用しました。
• 接合部に対して機械的試験（引張強度、伸び）を実施しました。
• 微細構造観察、破面解析、および相組成分析を実施しました。
• 拡散速度論と凝固熱力学を分析しました。

主要な成果:

• 溶接融合帯は主にCuベースの固溶体とCu3Tiで構成されていました。
• 低いコールドウェルディング熱入力はCu3Ti含有量を最小限に抑え、機械的特性を維持しました。
• 接合部は、284 MPa（銅強度 の83%）の引張強度と6.25%の伸びを達成しました。
• Cu3Ti金属間化合物は、溶接シームに優先的に形成されると同定されました。

結論:

• コールドウェルディングは、チタン合金と銅を接合するための実行可能な方法です。
• コールドウェルディングにおける制御された熱入力は、Cu3Ti形成の有害な影響を軽減します。
• 開発されたコールドウェルディングプロセスは、要求の厳しい用途に対して実質的な機械的完全性を持つ接合部をもたらします。