[发明专利]一种Ti2AlNb合金材料的燃烧室结构件的扩散焊工艺方法

摘要

本发明公开了一种Ti2AlNb合金材料的燃烧室结构件的扩散焊工艺方法，该扩散焊方法成功地解决了大尺寸Ti2AlNb材料结构的焊接问题，对大尺寸结构难焊接材料提供了更广阔的解决途径；该方法采用两个定位环，对第一毛坯件和第二毛坯件以及第二毛坯件和第三毛坯件的连接面进行定位，可有效避免在对结构件焊接过程中出现对接不精确的问题；通过在3个毛坯件的连接面上加工凸台，避免使燃烧室结构件在焊接过程中因强大压力产生较大塌陷，从而影响燃烧室结构件形状；此外，加工凸台还能提高焊接强度；通过在结构件中心设置承力柱和第二毛坯件的下端面边缘设置支撑柱，可避免因扩散焊时对第一毛坯件上端面的较大压强而导致结构件坍塌的可能。

主权项

一种Ti2AlNb合金材料的燃烧室结构件的扩散焊工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据发动机燃烧室结构件的外形结构和尺寸，选用圆柱状的Ti2AlNb合金材料的第一毛坯件（1）、第二毛坯件（2）和第三毛坯件（3）作为加工燃烧室结构件的原材料；再根据发动机燃烧室结构件的内腔结构和尺寸，对第一毛坯件（1）、第二毛坯件（2）和第三毛坯件（3）分别进行挖空处理，使挖空后的第一毛坯件（1）、第二毛坯件（2）和第三毛坯件（3）从上到下依次叠放后形成具有初步结构和形状的燃烧室结构件；步骤2、在第二毛坯件（2）的上端面和下端面分别加工一个圆形凸台，两个圆形凸台的外径分别与第一毛坯件和第二毛坯件的外径一致；分别在第一毛坯件（1）的下端面、第二毛坯件（2）的两个圆形凸台上和第三毛坯件（3）的上端面加工大小一致的同轴圆环形的凸台，凸台的高度为0.2mm‑0.8mm；步骤3、分别对组成燃烧室结构件的第一毛坯件（1）、第二毛坯件（2）和第三毛坯件（3）之间的连接面进行抛光处理，保证每个连接面的粗糙度在Ra0.8以下；然后再对每个连接面进行酸化处理，其中采用的酸洗配方中溶液的体积比为：HNO3:HF:H2O=6:1:12；步骤4、对燃烧室结构件进行定位工装，具体方法为：将第一毛坯件（1）、第二毛坯件（2）和第三毛坯件（3）从上到下依次同轴叠放，组成燃烧室结构件；采用两个钛合金材料加工的定位环（4）分别套装在第一毛坯件（1）和第二毛坯件（2）连接处的外圆上以及第二毛坯件（2）和第三毛坯件（3）连接处的外圆上；采用包括承力柱（6）、支撑柱（7）和承力平台（5）的承力结构作为燃烧 室结构件的支撑平台，其中呈圆环形的支撑柱（7）置于承力平台（5）上；承力柱（6）与支撑柱（7）同轴置于支撑柱（7）的圆环内，将固定好的燃烧室结构件置于承力平台（5）上，使支撑柱（7）处于第二毛坯件（2）下端面下方，且两者间隙大小与燃烧室结构件经扩散焊后的压缩量一致；使承力柱（6）处于燃烧室结构件的空腔中，保证承力柱（6）的上端面低于第一毛坯件（1）的上端面的距离大小与燃烧室结构件经扩散焊后的压缩量一致；所述承力柱（6）和支撑柱（7）均由石墨材料加工而成；步骤5、将承力平台（5）和其上的燃烧室结构件放置于扩散焊炉中，对第一毛坯件（1）、第二毛坯件（2）和第三毛坯件（3）进行扩散焊接，具体方法为：在扩散焊炉的真空度保持4×10‑5Pa条件下，将扩散焊炉内的温度升至350℃，并保温60分钟；继续升温至800℃，并保温180分钟后，继续升温，当温度达到900℃时，对第一毛坯件（1）的上端面施加20Mpa的垂直作用力并保持；将扩散焊炉的真空度提高到7×10‑5Pa并保持，继续升温至980℃，保温240分钟；控制扩散焊炉停机，使燃烧室结构件随扩散焊炉自然降温降压。