[发明专利]一种采用Ti-Nb合金作中间层的扩散焊方法

说明书

本发明是一种采用Ti‑Nb合金作中间层的扩散焊方法，该方法在被焊母材的待焊面上制备Ti‑Nb合金中间层，放入扩散焊设备中，施加压力，经加热、保温、冷却热循环后完成焊接。本发明提出了合适的Ti‑Nb合金中间层成分和厚度，调控了焊接参数，可实现对扩散连接过程的良好控制，得到与两种被焊母材接近的焊缝组织。获得TiAl合金与Ti₂AlNb合金或Ti₃Al基合金的异种接头室温和650℃高温抗拉强度达到了TiAl合金的80％～90％。

技术领域

本发明是一种采用Ti-Nb合金作中间层的扩散焊方法，属于焊接技术领域。

背景技术

钛铝金属间化合物具有密度低，比强度、比刚度高，良好的抗氧化性，抗蠕变、抗疲劳性能好等优点，是最具潜力的航空航天用轻质高温结构材料之一。在钛铝金属间化合物中，TiAl合金、Ti₂AlNb合金或Ti₃Al基合金的研究受到重视，TiAl合金的工作温度可以达到760℃～850℃，Ti₂AlNb合金或Ti₃Al基合金的工作温度可以达到700℃。与普通钛合金相比，TiAl合金、Ti₂AlNb合金或Ti₃Al基合金可以在更高的温度下服役；与高温合金相比，它们有较低的密度，大约是高温合金的一半，应用在航空航天领域，可以得到大幅的减重效果，应用在汽车工业领域，可以实现零部件的轻量化设计与制造。但从成本和工艺可靠性上来讲，某些零部件整体采用TiAl合金来制备的难度很大，目前的TiAl合金室温塑性较低，变形能力较差，而相对来说，Ti₂AlNb合金或Ti₃Al基合金的可加工性较好。如果能够实现TiAl合金与Ti₂AlNb合金或Ti₃Al基合金的良好连接，TiAl合金用在工作温度较高的部位，Ti₂AlNb合金或Ti₃Al基合金用在服役温度较低，但对强度、综合力学性能要求较高的部位，就可以发挥两种材料各自的性能优势。比如航空发动机中的整体叶盘，就可以采用TiAl合金制作叶片，采用Ti₂AlNb合金或Ti₃Al基合金制作盘件，但这首先要解决两种材料的异种连接问题，在连接方法中，扩散焊优先考虑的方法之一，因为可以获得较高的接头强度。