一種高Nb-TiAl合金擴(kuò)散連接方法
【專利摘要】一種高Nb-TiAl合金擴(kuò)散連接方法，首先在較低溫度下對鍛態(tài)高Nb-TiAl合金進(jìn)行真空擴(kuò)散連接，隨后對擴(kuò)散連接試樣進(jìn)行真空退火處理。本發(fā)明有效利用了高Nb-TiAl合金真空擴(kuò)散連接與真空退火處理的組合，顯著提高了高Nb-TiAl合金擴(kuò)散連接接頭質(zhì)量，并可控制焊件的顯微組織結(jié)構(gòu)。同時(shí)，擴(kuò)散連接工藝過程中施加了低于合金流變應(yīng)力的軸向壓應(yīng)力，避免了材料在擴(kuò)散連接過程中的變形。本發(fā)明所得到的擴(kuò)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(kuò)散連接接頭質(zhì)量高。
【專利說明】一種高Nb-TiAI合金擴(kuò)散連接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及TiAl合金固態(tài)焊接領(lǐng)域，具體是一種用于降低高Nb-TiAl合金擴(kuò)散連接溫度，提高擴(kuò)散連接質(zhì)量，簡化擴(kuò)散連接工藝的擴(kuò)散連接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]TiAl合金，尤其是高Nb-TiAl合金(Nb的原子百分比為5%_10%，)，憑借其低密度、良好的高溫性能在航空航天發(fā)動機(jī)上極具有應(yīng)用潛力，但TiAl合金的加工性能較差，難以制備復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，限制了 TiAl合金在工程中的實(shí)際應(yīng)用。因此研究TiAl合金的連接技術(shù)對推進(jìn)其實(shí)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、激光焊接等熔焊方法和擴(kuò)散焊、釬焊等固態(tài)焊接方法。在熔焊過程中易引起界面處組織改變，產(chǎn)生夾雜、疏松、熱應(yīng)力等缺陷。釬焊由于使用溫度較低，不能滿足TiAl合金在高溫下的使用要求。相比較而言擴(kuò)散連接技術(shù)是適合TiAl合金制備復(fù)雜整體機(jī)構(gòu)件的重要成型手段，在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造要求的同時(shí)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(chǎn)生的缺陷，因而國內(nèi)外學(xué)者對鈦鋁合金的擴(kuò)散連接技術(shù)進(jìn)行了大量的研究。
[0003]文獻(xiàn)“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(kuò)散連接進(jìn)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(kuò)散連接工藝下，焊接質(zhì)量較差，焊縫明顯，界面處組織未發(fā)生演化。欲得到較好的焊接質(zhì)量，需提高擴(kuò)散連接溫度。許多其他文獻(xiàn)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(kuò)散連接接頭，擴(kuò)散連接溫度要在975°C -1200°C之間，具體擴(kuò)散連接溫度要根據(jù)擴(kuò)散連接時(shí)間和壓力而定。擴(kuò)散連接溫度過高，不僅對擴(kuò)散連接設(shè)備要求提高，而且增加了擴(kuò)散連接成本，不利于擴(kuò)散連接技術(shù)在鈦鋁合金典型構(gòu)件中的應(yīng)用。
[0004]文獻(xiàn)“Diffusionbonding of investment cast y -TiAl, Cam, G and M.Kogak:Journal of materials science, 1999.34 (14):p.3345-3354.” 對鑄態(tài) Y-TiAl 的擴(kuò)散連接進(jìn)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(gè)小時(shí)，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(jīng)1430°C熱處理后焊縫消失，擴(kuò)散連接質(zhì)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(xué)性倉泛。
[0005]哈爾濱工業(yè)大學(xué)在
【發(fā)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(yè)大學(xué)