一種高Nb-TiAl合金擴散連接方法

2023-10-04 04:49:14 1

一種高Nb-TiAl合金擴散連接方法
【專利摘要】一種高Nb-TiAl合金擴散連接方法，首先在較低溫度下對鍛態高Nb-TiAl合金進行真空擴散連接，隨後對擴散連接試樣進行真空退火處理。本發明有效利用了高Nb-TiAl合金真空擴散連接與真空退火處理的組合，顯著提高了高Nb-TiAl合金擴散連接接頭質量，並可控制焊件的顯微組織結構。同時，擴散連接工藝過程中施加了低於合金流變應力的軸向壓應力，避免了材料在擴散連接過程中的變形。本發明所得到的擴散連接接頭顯微組織無未閉合孔洞，且焊縫界面完全消失，組織演化完全，擴散連接接頭質量高。
【專利說明】一種高Nb-TiAI合金擴散連接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及TiAl合金固態焊接領域，具體是一種用於降低高Nb-TiAl合金擴散連接溫度，提高擴散連接質量，簡化擴散連接工藝的擴散連接方法。
【背景技術】
[0002]TiAl合金，尤其是高Nb-TiAl合金(Nb的原子百分比為5%_10%，)，憑藉其低密度、良好的高溫性能在航空航天發動機上極具有應用潛力，但TiAl合金的加工性能較差，難以製備複雜的結構件，限制了 TiAl合金在工程中的實際應用。因此研究TiAl合金的連接技術對推進其實用化有著重要的作用。目前TiAl合金的焊接方法主要包括氬弧焊接、電子束焊接、雷射焊接等熔焊方法和擴散焊、釺焊等固態焊接方法。在熔焊過程中易引起界面處組織改變，產生夾雜、疏鬆、熱應力等缺陷。釺焊由於使用溫度較低，不能滿足TiAl合金在高溫下的使用要求。相比較而言擴散連接技術是適合TiAl合金製備複雜整體機構件的重要成型手段，在滿足結構設計和製造要求的同時可以提高材料的利用率，連接過程中可以有效避免熔焊所產生的缺陷，因而國內外學者對鈦鋁合金的擴散連接技術進行了大量的研究。
[0003]文獻「The influence of initial microstructures on the diffusion bondinginterface of high Nb containing TiAl alloy, Yinghao Wang, Xiansheng Qi, XianlinMeng, Wenbin Li, Chuanyun Wang, Hongchao Kou and Jinshan L1.: Advanced MaterialsResearch Vols.753-755 (2013) pp396_401 」對具有不同初始顯微組織的高Nb-TiAl合金的擴散連接進行了研究。研究表明，具有全片層組織的高Nb-TiAl合金在950°C-30MPa-45min的擴散連接工藝下，焊接質量較差，焊縫明顯，界面處組織未發生演化。欲得到較好的焊接質量，需提高擴散連接溫度。許多其他文獻如「Diffusion-bonding of TiAl.Yan, P.and E.ffallach, Intermetallics, 1993.1(2):p.83-97.」等研究表明，要想獲得無未閉合孔洞的鈦鋁合金的擴散連接接頭，擴散連接溫度要在975°C -1200°C之間，具體擴散連接溫度要根據擴散連接時間和壓力而定。擴散連接溫度過高，不僅對擴散連接設備要求提高，而且增加了擴散連接成本，不利於擴散連接技術在鈦鋁合金典型構件中的應用。
[0004]文獻「Diffusionbonding of investment cast y -TiAl, Cam, G and M.Kogak:Journal of materials science, 1999.34 (14):p.3345-3354.」 對鑄態 Y-TiAl 的擴散連接進行了研究，研究表明在1000°C -1100°C壓力為20-40MPa條件下保壓3個小時，可以獲得無未閉合孔洞的焊接接頭，但接頭處焊縫仍然明顯，經1430°C熱處理後焊縫消失，擴散連接質量得到較大的提高。但是熱處理溫度過高，所獲得的組織較粗大，降低了焊件的力學性倉泛。
[0005]哈爾濱工業大學在
【發明者】唐斌, 李金山, 齊先勝, 寇宏超, 孫智剛, 胡銳, 張鐵邦 申請人:西北工業大學