Kỹ thuật hàn laser mối nối magie trên nhôm và lớp xen kẽ magie/nhôm với việc bổ sung lá Ti được đề xuất để hàn hợp kim magie AZ31 và hợp kim nhôm 6061, đồng thời nghiên cứu tổ chức và tính chất của mối nối magie/nhôm theo hiệu ứng của tia laser lá Ti. Kết quả cho thấy việc bổ sung lá Ti có thể đạt được mối nối Mg/Al hiệu quả trong quá trình hàn laser và độ bền cắt (cường độ đường) của mối nối Mg/Al đạt 58 N/mm và hình thái bể nóng chảy thay đổi từ hình chữ "V" không có giấy bạc Ti đến "hình ly rượu" có giấy bạc Ti. Hình dạng của bể tan chảy thay đổi từ hình chữ “V” không có lá Ti sang “hình cốc” có lá Ti. Với sự gia tăng độ dày của lá Ti, độ sâu của bể nóng chảy của mối nối Mg/Al tăng lên, lá Ti gần mặt nhôm của chất nền tan chảy một phần và các nguyên tố Ti được phân bố trong bể nóng chảy để tạo thành các hợp chất Ti3Al ; việc bổ sung lá Ti sẽ ức chế sự tiếp xúc trực tiếp giữa magiê và nhôm, đồng thời tránh phản ứng của Mg và Al tạo thành các hợp chất Mg/Al giòn, do đó việc bổ sung lá Ti có tác dụng rào cản ở mức độ nhất định, nhưng lá Ti có độ dẫn nhiệt thấp hơn và ở xa nguồn nhiệt laser. Tuy nhiên, độ dẫn nhiệt của lá Ti thấp, cách xa nguồn nhiệt laser, sự nóng chảy của lá Ti không hoàn toàn và cần phải cải thiện sự liên kết của lá Ti với vật liệu cơ bản.
Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học vật liệu, kim loại nhẹ (nhôm, magie, titan), gốm sứ và vật liệu tổng hợp gốm nhẹ và cường độ cao, vật liệu tổng hợp C/C, v.v. đang ngày càng trở nên phổ biến trong lĩnh vực công nghệ kỹ thuật hàng không vũ trụ, và ở đó nhu cầu hàn hợp kim nhôm với hợp kim titan hoặc hợp kim magiê để tạo thành các bộ phận kết cấu composite ngày càng trở nên cấp thiết. Hàn laser là một công nghệ nối phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây, sử dụng chùm năng lượng cao để nhanh chóng làm tan chảy vật liệu và đông cứng nó cùng một lúc. Do nhiệt lượng đầu vào nhỏ, biến dạng sau hàn nhỏ và thời gian hàn ngắn, hiệu quả cao, rất thích hợp cho việc kết nối các vật liệu khác nhau. Tuy nhiên, việc sử dụng phương pháp hàn laser để hàn kim loại khác nhau bằng magie / nhôm, do chênh lệch điểm nóng chảy của magie / nhôm nhỏ nên không thể tránh khỏi sự tiếp xúc của hai kim loại lỏng, tốc độ phản ứng giữa trạng thái lỏng nhanh hơn nhiều so với tốc độ phản ứng giữa các kim loại rắn, phản ứng Mg/Al dễ tạo ra hợp chất Mg/Al giòn, các hợp chất này không chỉ hình thành bề mặt tiếp xúc giữa magie/nhôm mà còn được đưa vào bề mặt tiếp xúc của bể nóng chảy gần khu vực, dẫn đến các mối hàn Các hợp chất này không chỉ hình thành ở bề mặt tiếp xúc Mg/Al mà còn xâm nhập vào khu vực bể nóng chảy gần bề mặt, dẫn đến gãy giòn mối hàn và làm giảm hiệu suất của mối nối Mg/Al. Sự hình thành các hợp chất Mg/Al giòn là một thách thức đối với việc liên kết magie/nhôm một cách hiệu quả và kinh tế bằng phương pháp hàn nhiệt hạch.
Các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã tiến hành các nghiên cứu thăm dò về hàn Mg/Al, trong đó có công trình tiêu biểu như Zhao Limin et al. phát hiện ra rằng lớp xen kẽ kẽm có thể ngăn các nguyên tố Mg/Al khuếch tán với nhau; Chang và cộng sự. nghiên cứu tổ chức mối hàn trong hàn khuấy ma sát laser Mg/Al với lá Ni; Chen Ying đã nghiên cứu cấu trúc vi mô và tính chất của các mối hàn chồng lớp ma sát Mg/Al và phát hiện ra rằng sự hình thành của Chen Ying đã nghiên cứu cấu trúc vi mô và tính chất của các mối hàn chồng chéo ma sát Mg/Al và nhận thấy rằng sự hình thành các hợp chất Mg17Al12 đã cải thiện tính chất của mối nối ; Qi và cộng sự. đã tiến hành hàn lớp phủ Mg/Al với việc bổ sung lớp xen kẽ lá thép mềm và nhận thấy rằng độ bền cắt của mối nối thay đổi theo độ dày của lớp xen kẽ, và độ bền cắt tăng lên và sau đó giảm khi độ dày của lá tăng lên; Liu và Gao và cộng sự. đã tiến hành hàn hỗn hợp laser Mg/Al với việc bổ sung lớp xen kẽ ở giữa và nhận thấy Zn, Ce và Ti có tác dụng ức chế sự hình thành các hợp chất Mg/Al giòn. Vai trò của Zn, Ce, Ti đều có tác dụng ức chế sự hình thành các hợp chất Mg/Al giòn, trong đó Ti có nhiệt độ nóng chảy và sôi cao thì có tác dụng ức chế sự hình thành các hợp chất Mg/Al giòn hơn, nhưng cơ chế không rõ ràng; Mã Ngọc Thành và cộng sự. khám phá tính khả thi của hàn chồng nhôm/thép bằng cách bổ sung lớp trung gian Ni; Vương và cộng sự. đã tiến hành hàn tổng hợp hồ quang laze của magie/nhôm với việc bổ sung lớp xen kẽ Ni và phát hiện ra rằng thành phần pha của các hợp chất liên kim loại trong vùng nhiệt hạch Khodabakhshi et al. đã thực hiện hàn laser dao động tấm hợp kim magiê AZ31 và hợp kim nhôm 6022 với lá Ni và nhận thấy rằng sự dao động của chùm tia laser làm giảm sự hình thành vết nứt ở khớp và tăng cường sự trộn lẫn bên trong bể nóng chảy, đồng thời việc bổ sung lá Ni sẽ ức chế phản ứng của Mg tốt hơn và Al để tạo thành hợp chất Mg/Al giòn; Li Mingfeng và cộng sự. thực hiện hàn siêu âm tấm hợp kim magie AZ31B và hợp kim nhôm với lá kim loại. Li Mingfeng và cộng sự. tiến hành hàn siêu âm tấm hợp kim magiê và hợp kim nhôm AZ31B với việc bổ sung lá kim loại, và nhận thấy rằng việc bổ sung lá Cu đã ngăn chặn sự hình thành các hợp chất Mg/Al và hầu hết các bề mặt của các vết đứt Mg/Cu đều nhẵn; Zhang Shumai và cộng sự. đã tiến hành hàn laser hợp kim magie/hợp kim nhôm với việc bổ sung lá Ni và nhận thấy rằng việc bổ sung lá Ni đã hạn chế sự khuếch tán của Al từ nhôm vào bể magie và làm giảm phản ứng của Al và Mg để tạo ra Mg giòn/ Các hợp chất Al và phản ứng của Ni và Al trong khu vực bể chung tạo ra AlNi và AlNi. Ngoài ra, Ni trong khu vực bể chung phản ứng với Al tạo ra các hợp chất Al-Ni như AlNi và Al3Ni. Bành và cộng sự. đã tiến hành hàn siêu âm các hợp kim magiê và hợp kim nhôm có bổ sung lá Ag và phát hiện ra rằng lá Ag tương tác với Mg và Al để ức chế sự tạo ra các hợp chất Mg/Al giòn và giao diện Mg/Al được thay thế bằng Mg/Ag và giao diện Al/Ag. Từ các kết quả nghiên cứu hiện có về hàn Mg/Al, yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất của mối nối Mg/Al là hợp chất Mg/Al giòn. Để cải thiện tính chất của mối hàn Mg/Al, sự hình thành các hợp chất Mg/Al chủ yếu bị ảnh hưởng bởi việc tối ưu hóa các thông số quá trình hàn và sử dụng vật liệu phụ gia. Trước vấn đề magie/nhôm lỏng dễ phản ứng tạo thành các hợp chất Mg/Al giòn và làm giảm tính chất của mối nối, bài báo này đề xuất công nghệ hàn laser magie/nhôm chồng lên nhau và bổ sung lá Ti giữa magie. /các lớp nhôm để hàn hợp kim magie AZ31 và hợp kim nhôm 6061, đồng thời nghiên cứu tổ chức và tính chất của các mối hàn magie/nhôm dưới tác dụng của tia laser lá titan, kết quả của nghiên cứu được kỳ vọng sẽ hữu ích cho sự phát triển của sự phát triển của các thành phần kết cấu composite được làm từ các vật liệu khác nhau trong sản xuất hàng không vũ trụ. Kết quả của nghiên cứu này được kỳ vọng sẽ cung cấp một ý tưởng mới nhằm thúc đẩy ứng dụng các thành phần kết cấu composite không đồng nhất trong sản xuất hàng không vũ trụ.
Hợp kim magie AZ31 và hợp kim nhôm 6061 được hàn bằng kỹ thuật hàn laser bề mặt magie trên nhôm và thêm lá Ti vào giữa các lớp magie/nhôm để nghiên cứu cấu trúc, tính chất của mối hàn nóng chảy magie/nhôm dưới tác dụng của lá Ti -laser, và các kết luận chính như sau.
(1) Trong các điều kiện xử lý của công suất laser 1600-1700 W, tốc độ hàn 1200 mm/phút, độ lệch đầu laser 20 độ, độ lệch bằng 0 và sử dụng khí bảo vệ Ar để thổi bên và thổi ngược bảo vệ, việc bổ sung lá Ti có thể đạt được kết nối hiệu quả giữa magie/nhôm và các mối nối magie/nhôm có thể đạt tới độ bền cắt (cường độ đường dây) là 58 N/mm.
(2) Với việc bổ sung lá Ti, hình thái bể tan chảy thay đổi từ hình chữ "V" không có lá Ti sang hình dạng "ly rượu" có lá Ti. Khi độ dày của lá Ti tăng lên, độ sâu của bể tan chảy của các mối nối magiê/nhôm tăng lên và lá gần mặt nhôm của chất nền tan chảy một phần và các nguyên tố Ti được phân bổ bên trong bể tan chảy. Các nguyên tố Ti được phân bố bên trong bể tan chảy và các hợp chất Ti3Al được hình thành.
(3) Việc bổ sung lá Ti sẽ ức chế sự tiếp xúc trực tiếp giữa magiê và nhôm và ngăn cản phản ứng của Mg và Al tạo thành các hợp chất Mg/Al giòn. Việc bổ sung lá Ti có tác dụng rào cản, nhưng độ dẫn nhiệt của lá Ti tương đối thấp và cách xa nguồn nhiệt laser nên sự nóng chảy của lá Ti không hoàn toàn và sự liên kết của lá Ti với vật liệu cơ bản cần được cải thiện.
