TiAl合金與置氫TC4鈦合金擴(kuò)散連接工藝研究.pdf

1、合金置氫加工工藝是將氫作為一種臨時(shí)合金元素，通過(guò)改變鈦合金的相組成和微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到改善鈦合金加工性能的目的。自從該技術(shù)被提出以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要對(duì)置氫與除氫基礎(chǔ)理論，氫改善塑性加工性能及熱氫處理細(xì)化晶粒等方面進(jìn)行了大量的研究，然而對(duì)氫改善擴(kuò)散連接性方面的研究較少。本文對(duì)置氫TC4鈦合金和TiAl合金進(jìn)行了擴(kuò)散連接試驗(yàn)，研究了置氫合金母材相組成和微觀組織變化規(guī)律，確定了擴(kuò)散連接工藝參數(shù)及TC4鈦合金母材置氫量對(duì)界面結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，并在

2、此基礎(chǔ)上探討了氫促進(jìn)擴(kuò)散連接的機(jī)理，進(jìn)而首次提出了采用置氫TC4鈦合金中間層擴(kuò)散連接TiAl合金的方法。
　　研究了置氫TC4鈦合金的相組成以及微觀組織演化規(guī)律。原始合金由一定軋制方向的(α+β)組成，隨著氫含量的增加βH相和氫化物δ相依次出現(xiàn)，微觀組織中軋制方向逐漸消失，當(dāng)氫含量增加到0.5wt.％以上時(shí)α"馬氏體大量形成。
　　直接擴(kuò)散連接了置氫TC4鈦合金和TiAl合金，分析了其界面結(jié)構(gòu)以及工藝參數(shù)對(duì)界面結(jié)構(gòu)的影響。在

3、800℃及其以下溫度連接時(shí)只有擴(kuò)散孔隙存在，沒(méi)有反應(yīng)層生成。隨著連接溫度的升高，連接接頭界面處的擴(kuò)散孔隙數(shù)量逐漸減少且尺寸逐漸變小。當(dāng)連接溫度達(dá)到850℃以上時(shí)，界面有反應(yīng)層產(chǎn)生，隨著連接溫度、連接時(shí)間和連接壓力的升高，擴(kuò)散層的厚度增大。當(dāng)連接工藝參數(shù)相同時(shí)，界面焊合率及擴(kuò)散層厚度均隨TC4母材含氫量的提高而增大。
　　闡明了擴(kuò)散連接后置氫TC4鈦合金組織轉(zhuǎn)變、元素的擴(kuò)散及接頭的相組成。在擴(kuò)散連接過(guò)程中，置氫TC4鈦合金中含氫不穩(wěn)

4、定相逐漸發(fā)生分解，同時(shí)在氫的作用下合金中的元素發(fā)生了充分的相互擴(kuò)散，此外合金元素在β相和α相中也發(fā)生了再分配。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散連接接頭主要由TiAl、Ti3Al和TiAl2組成，置氫量為0.5wt.%的TC4母材焊后接頭出現(xiàn)了Ti3Al5相。
　　采用了置氫TC4鈦合金中間層擴(kuò)散連接TiAl合金。相對(duì)于TiAl合金直接擴(kuò)散連接，在達(dá)到相同的力學(xué)性能時(shí)，高含氫量的中間層能極大的降低擴(kuò)散連接的工藝參數(shù)。其中，連接溫度降低350℃，連接