TC4钛合金添加铝夹层激光焊接温度场仿真及试验研究的开题报告.docx

TC4钛合金添加铝夹层激光焊接温度场仿真及试验研究的开题报告

【选题背景】

钛合金材料是一类重要的航空材料，具有高强度、高韧性、低密度、良好的耐腐蚀性等优良特性，因此被广泛应用于飞机、导弹、火箭等航空航天领域。在钛合金材料的加工中，激光焊接技术因其高能量密度、焊缝质量高、变形小、工艺自动化程度高等优势，已广泛应用于钛合金的焊接。然而，在激光焊接钛合金中，由于钛合金的热导率低、热膨胀系数大等因素，很容易使焊接接头产生裂纹、变形等质量问题，从而影响了焊接的质量和效率，这也成为制约钛合金激光焊接技术应用的主要问题之一。

近年来，有研究通过添加铝夹层的方法改善了钛合金激光焊接的质量与性能，因铝的导热率高、热膨胀系数大等优点可以有效地减少焊缝区域的温度梯度，从而降低焊接接头的应力和变形，提高焊接接头的质量和稳定性。但是，对于添加铝夹层激光焊接温度场分布及其对焊接接头质量的影响仍需要深入研究。

【研究目的】

本文旨在通过数值模拟和实验研究，探究添加铝夹层激光焊接过程中的温度场分布及其对焊接接头质量的影响。具体研究目标为：

1.基于ANSYS等有限元软件，建立TC4钛合金添加铝夹层激光焊接的三维热传导模型，计算焊接接头的温度场分布和应力分布，并对模型进行验证和优化。

2.分析添加铝夹层激光焊接过程中温度场分布的特点，并探究夹层厚度、激光功率、焊接速度等工艺参数对温度场分布和焊接接头质量的影响规律。

3.利用激光焊接试验系统，对所得的模拟结果进行实验验证，并对实验结果进行分析和比较，验证数值模拟结果的可靠性。

【研究内容】

1.TC4钛合金铝夹层激光焊接过程的数值模拟

通过建立TC4钛合金添加铝夹层激光焊接的三维热传导模型，采用ANSYS等有限元软件，分析焊接接头温度场分布及其对接头质量的影响规律。

2.实验研究

设计激光焊接试验方案，制备钛合金铝夹层异种材料试件，采用激光焊接试验系统进行实验研究。

3.结果分析

通过数值模拟和实验研究，分析添加铝夹层激光焊接过程中温度场分布的特点，并探究夹层厚度、激光功率、焊接速度等工艺参数对温度场分布和焊接接头质量的影响规律。对数值模拟结果和实验结果进行比较和分析，验证数值模拟结果的可靠性。

【预期效果】

本文将通过数值模拟和实验研究，探究添加铝夹层激光焊接过程中的温度场分布及其对焊接接头质量的影响规律，为改善钛合金激光焊接质量和性能提供理论依据和实验支撑。同时，本文也将为国内外航空航天领域相关技术提供参考和借鉴。