層狀Ti3Al及其與Inconel718的釬焊工藝與機理研究.pdf

1、Ti3Al基合金密度低、比剛度好，但由于塑性低導(dǎo)致的變形能力差一直制約其應(yīng)用。與此同時，Ni基高溫合金高強度、高塑性、抗氧化性好，具有良好的變形能力，但是密度高。由于Ti3Al與Ni基高溫合金優(yōu)點互為補償，于是在航天結(jié)構(gòu)材料中存在將二者結(jié)為一體的需求。此時Ti3Al基合金自身及Ti3Al基合金與Ni基高溫合金的連接成為其中的關(guān)鍵。本文通過采用Ti-Zr-Cu-Ni非晶釬料對Ti5Si3/Ti3Al層狀復(fù)合材料（本文簡稱為Ti5Si3/T

2、i3Al）自身及其與Inconel718進行了釬焊工藝的相關(guān)研究，對不同釬料層厚，不同釬焊溫度及不同保溫時間對組織及力學(xué)性能的影響進行了研究，并對接頭組織的形成機理進行了分析。
　　研究表明，采用Ti-Zr-Cu-Ni非晶釬料釬焊Ti5Si3/Ti3Al能得到力學(xué)性能良好的接頭，結(jié)合良好，無明顯的孔洞及裂紋，典型焊縫組織為α-Ti及α-Ti+(Ti,Zr)2(Cu,Ni)的共析組織，焊縫與母材之間的擴散區(qū)為α2-Ti3Al。在釬料

3、厚度120-240μm，釬焊溫度870-930oC范圍內(nèi)，焊接接頭剪切強度先增后減。釬焊溫度900oC，保溫時間5min，釬料層厚度180μm時，焊接接頭室溫剪切強度最大為224MPa。Al元素由Ti5Si3/Ti3Al母材向釬料中的擴散對于焊縫接頭組織的形成有著重要影響。隨著溫度的升高，焊縫中的團狀α-Ti逐漸增多，而共析組織逐漸減少。在650oC的高溫測試環(huán)境下，接頭中的金屬間化合物塑性增加，緩解應(yīng)力集中，剪切力學(xué)性能得以由常溫的2

4、24MPa上升到405MPa。
　　同時采用Ti-Zr-Cu-Ni非晶釬料釬焊Ti5Si3/Ti3Al及Inconel718，從Ti5Si3/Ti3Al層狀復(fù)合材料一側(cè)到Inconel718一側(cè)的典型組織為(Ti,Zr)2(Cu,Ni)中溶有α-Ti及α-Ti+(Ti,Zr)2(Cu,Ni)的共析組織，Ti5Si3/Ti3Al與焊縫之間的擴散層仍為α2-Ti3Al，Inconel與焊縫之間的擴散層異常復(fù)雜，主要包括并列的Ni-Cu

5、-Ti-Al-Nb枝晶區(qū)和Cr-Fe-Ni-Cu與Cr-Ni枝晶區(qū)，Cr-Fe-Ti-Cu-Ni等軸區(qū)吸附在枝晶表面。在釬料厚度120-240μm，釬焊溫度870-930oC范圍內(nèi)，焊接接頭剪切強度先增后減。當(dāng)釬焊溫度900oC，保溫時間5min，釬料層厚度180μm時，焊接接頭的室溫剪切強度最大為203MPa。Ni元素由Inconel718向焊縫中的擴散對于整個焊縫組織的變化十分明顯。隨著溫度的升高，焊縫中的Ti基固溶體逐漸減少，而溶