第1章 概述1



1.1 輕質材料焊接的發展 / 2



1.1.1 輕質材料發展的戰略意義 / 2



1.1.2 輕質材料焊接現狀 / 3



1.2 輕金屬的分類及性能 / 3



1.2.1 輕金屬的分類 / 3



1.2.2 輕金屬的主要特性 / 4



1.3 輕質材料的焊接應用 / 7



1.3.1 輕金屬焊接的難易程度 / 7



1.3.2 鈦及其合金的焊接應用 / 8



1.3.3 鋁及其合金的焊接應用 / 12



1.3.4 鎂及其合金的焊接應用 / 16



1.3.5 輕質復合材料的焊接應用 / 19



參考文獻 / 20







第2章 鈦及鈦合金的焊接21



2.1 鈦及鈦合金的分類和性能 / 22



2.1.1 鈦及鈦合金的分類 / 22



2.1.2 鈦及鈦合金的化學成分及性能 / 23



2.2 鈦及鈦合金的焊接性分析 / 25



2.2.1 接頭區脆化 / 26



2.2.2 焊接裂紋傾向 / 29



2.2.3 焊縫中的氣孔 / 30



2.3 鈦及鈦合金的焊接工藝 / 32



2.3.1 鈦及鈦合金焊接工藝特點 / 33



2.3.2 鈦及鈦合金的氬弧焊(TIG 焊/MIG 焊) / 41



2.3.3 鈦及鈦合金的等離子弧焊(PAW) / 53



2.3.4 鈦及鈦合金的電子束焊 / 54



2.3.5 鈦及鈦合金的擴散焊 / 61



2.3.6 鈦及鈦合金的電阻焊 / 66



2.3.7 鈦及鈦合金的其他焊接方法 / 68



參考文獻 / 70







第3章 鋁及鋁合金的焊接71



3.1 鋁及鋁合金的特性和焊接特點 / 72



3.1.1 鋁及鋁合金的分類和性能 / 72



3.1.2 鋁及鋁合金的焊接特點 / 76



3.1.3 鋁及鋁合金的常用焊接方法 / 77



3.1.4 鋁及鋁合金焊接材料 / 80



3.2 鋁及鋁合金的焊接性分析 / 85



3.2.1 焊縫中的氣孔 / 85



3.2.2 焊接熱裂紋 / 88



3.2.3 焊接接頭的力學性能 / 91



3.2.4 鋁合金焊接修復和焊接性評定 / 96



3.3 鋁及鋁合金焊接工藝 / 98



3.3.1 焊前準備 / 98



3.3.2 鋁及鋁合金的鎢極氬弧焊(TIG 焊) / 99



3.3.3 鋁及鋁合金的熔化極氬弧焊(MIG 焊) / 103



3.3.4 鋁及鋁合金的攪拌摩擦焊(FSW) / 109



3.3.5 鋁及鋁合金的钎焊 / 117



3.3.6 鋁及鋁合金的激光焊 / 123



參考文獻 / 126







第4章 鎂及鎂合金的焊接127



4.1 鎂及鎂合金的分類、性能及焊接性特點 / 128



4.1.1 鎂及鎂合金的分類 / 128



4.1.2 鎂及鎂合金的成分及性能 / 130



4.1.3 鎂及鎂合金的焊接性特點 / 133



4.1.4 鎂合金的應用 / 135



4.2 鎂及鎂合金焊接工藝 / 136



4.2.1 焊接材料及焊前準備 / 136



4.2.2 鎂及鎂合金的氬弧焊 / 138



4.2.3 鎂及鎂合金的電阻點焊 / 142



4.2.4 鎂及鎂合金的氣焊 / 143



4.2.5 鎂及鎂合金的攪拌摩擦焊(FSW) / 144



4.2.6 鎂及鎂合金的其他焊接方法 / 147



4.3 鎂及鎂合金焊接實例 / 152



4.3.1 AZ31B鎂合金的鎢極氬弧焊 / 152



4.3.2 電子控制櫃鎂合金組合件TIG 焊 / 154



4.3.3 鎂合金汽輪機噴嘴裂紋的電子束焊修復 / 155



4.3.4 飛機發動機鎂合金鑄件裂紋的TIG 焊修復 /
156



4.3.5 AZ31B/AZ61A異種鎂合金的攪拌摩擦焊 / 157



4.3.6 鎂合金超聲波振動钎焊 / 160



4.3.7 鎂合金自行車架的脈衝交流TIG 焊 / 161



4.3.8 ZM 鎂合金鑄件缺陷的補焊 / 164



參考文獻 / 166







第5章 疊層材料的焊接169



5.1 疊層材料的性能特點及焊接性 / 170



5.1.1 疊層材料的性能特點 / 170



5.1.2 疊層材料的焊接性分析 / 173



5.1.3 疊層材料的焊接研究現狀 / 176



5.1.4 微疊層復合材料加工及增韌機制 / 178



5.2 疊層材料的填絲鎢極氬弧焊 / 183



5.2.1 疊層材料填絲TIG 焊的工藝特點 / 183



5.2.2 疊層材料焊接區的熔合狀態 / 184



5.2.3 疊層材料與18-8鋼焊接區的組織性能 / 190



5.2.4 疊層復合材料焊接區的應力分析 / 193



5.3 疊層材料的擴散钎焊 / 203



5.3.1 疊層材料擴散钎焊的工藝特點 / 203



5.3.2 疊層材料與18-8鋼擴散钎焊的界面狀態 / 206



5.3.3 疊層材料/18-8鋼擴散钎焊接頭的顯微硬度 /
213



5.3.4 疊層材料/18-8鋼擴散钎焊接頭的剪切強度 /
217



5.4 疊層材料與鈦合金的過渡液相擴散焊 / 219



5.4.1 疊層材料與鈦合金TLP擴散焊的工藝特點 / 219



5.4.2 疊層材料與鈦合金TLP擴散焊的界面行為 / 221



5.4.3 疊層材料與鈦合金TLP擴散焊接頭的性能特點 /
226



參考文獻 / 228







第6章 異種輕金屬的焊接231



6.1 銅與鋁及鋁合金的焊接 / 232



6.1.1 銅與鋁及鋁合金的焊接特點 / 232



6.1.2 銅與鋁及鋁合金的熔焊 / 234



6.1.3 銅與鋁及鋁合金的壓焊 / 237



6.1.4 銅與鋁及鋁合金的钎焊 / 245



6.1.5 銅與鋁的攪拌摩擦焊 / 251



6.2 銅與鈦及鈦合金的焊接 / 254



6.2.1 銅與鈦及鈦合金的焊接特點 / 254



6.2.2 銅與鈦及鈦合金的氬弧焊 / 254



6.2.3 銅與鈦及鈦合金的擴散焊 / 255



6.3 鈦與鋁的焊接 / 257



6.3.1 鈦與鋁的焊接性特點 / 257



6.3.2 鈦與鋁的鎢極氬弧焊 / 258



6.3.3 鈦與鋁的擴散焊 / 265



6.3.4 鈦與鋁的冷壓焊 / 267



6.3.5 鈦與鋁的激光焊 / 267



6.4 鋁與鎂的焊接 / 271



6.4.1 鋁與鎂的焊接性特點 / 271



6.4.2 鋁與鎂的鎢極氬弧焊 / 273



6.4.3 鋁與鎂的攪拌摩擦焊 / 274



6.4.4 鋁與鎂的擴散焊 / 278



參考文獻 / 280







第7章 輕質復合材料的焊接283



7.1 輕質復合材料的分類、特點及性能 / 284



7.1.1 輕質復合材料的分類及特點 / 284



7.1.2 輕質復合材料的增強體 / 286



7.1.3 輕金屬基復合材料的性能特點 / 287



7.2 輕質復合材料的焊接性分析 / 291



7.2.1 輕金屬基復合材料的焊接性 / 291



7.2.2 樹脂基復合材料的連接性 / 295



7.2.3 非連續增強金屬基復合材料的焊接特點 / 297



7.3 鋁基復合材料的焊接 / 299



7.3.1 鋁基復合材料的焊接特點 / 299



7.3.2 鋁基復合材料的電弧焊 / 301



7.3.3 鋁基復合材料的钎焊 / 304



7.3.4 鋁基復合材料的摩擦焊 / 309



7.3.5 鋁基復合材料的擴散焊 / 312



7.3.6 鋁基復合材料的高能密度焊接 / 316



7.4 鈦基復合材料的焊接 / 317



7.4.1 纖維增強鈦基復合材料的焊接方法 / 317



7.4.2 纖維增強鈦基復合材料的激光焊 / 317



7.4.3 纖維增強鈦基復合材料的擴散焊 / 319



7.4.4 鈦基復合材料的钎焊 / 321



7.5 C/C復合材料的連接 / 322



7.5.1 C/C復合材料連接的主要問題 / 322



7.5.2 C/C復合材料的擴散連接 / 322



7.5.3 C/C復合材料的钎焊連接 / 325



參考文獻326

輕質材料所具有的特殊優異性能和發展潛力使其在減輕結構質量、節能減排、提高裝備性價比等方面獨具特色，成為世界各國重點發展與應用的先進結構材料。我國近年來加快了輕質材料的研發和產業化進程，完成了一批關鍵技術的突破，擴大了輕質材料的應用範圍，使其在尖端科學和高新技術領域發揮了重要的作用。



雖然輕質材料（如輕金屬及合金、輕質復合材料等）在工程應用中所占的比例較小，處於補充地位，但輕質材料的重要作用卻是其他材料無法代替的，特別是在航空航天、艦船和國防裝備領域，輕質材料更是占據著舉足輕重的地位，受到世界各國的高度重視。隨著近年來市場經濟的發展，輕質材料的應用越來越廣泛，已從原來的航空航天、軍工部門逐漸擴展到電子、通信、車輛、船舶等民用領域，輕質材料的焊接也日益受到人們的關注。



輕質材料焊接有自己獨特的特點，比常規鋼鐵材料的焊接復雜得多，這給焊接工作帶來很大的困難。本書的特點是從實用的角度闡述輕金屬（如鈦、鋁、鎂及其合金等）以及輕質復合材料的焊接特點、焊接方法和焊接工藝要點，給出一些輕質材料焊接研發和生產應用的成功案例。為讀者掌握輕質材料的焊接和工程應用提供理論指導和實踐經驗。



本書適用面廣，主要供從事輕質材料研發、焊接生產和制造相關工作的工程技術人員、管理人員、質量檢驗人員使用，也可供高等院校師生參考。



參加本書撰寫的其他人員還有王娟、夏春智、魏守征、劉坤、陳茂愛、劉如偉、蔣慶磊、劉鵬、瀋孝芹、吳娜、李嘉寧、馬群雙、許有肖。



在此向所引用文獻的作者表示感謝。書中不足之處，懇請廣大讀者批評指正。



作者