高鈮TiAl合金釬焊工藝及接頭性能研究.pdf

1、本文采用自制的Ti-28Ni(wt.％)共晶釬料實(shí)現(xiàn)了高鈮TiAl合金的可靠無(wú)缺陷釬焊連接。研究了釬焊工藝對(duì)界面組織和接頭連接性能的影響，獲得了最優(yōu)的釬焊工藝(1100℃/15min)。選取最優(yōu)工藝下獲得的釬焊接頭進(jìn)行了800℃的高溫耐久性試驗(yàn)，分析了高溫以及空氣氧化腐蝕作用對(duì)接頭內(nèi)部界面組織、釬縫端部組織和母材表面組織的影響，綜合探究了接頭的斷裂位置與剪切強(qiáng)度以及接頭組織之間的關(guān)系。歸納了接頭的形成和演化過(guò)程，對(duì)接頭反應(yīng)層的生長(zhǎng)行為進(jìn)

2、行了研究。
　　真空電弧熔煉方法制備的Ti-28Ni共晶釬料主要由δ-Ti2Ni相和Ti基固溶體構(gòu)成，釬料的固相線和液相線溫度分別為940℃和980℃。釬焊接頭的界面組織為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，包含兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)和一個(gè)釬縫區(qū)，界面中形成了α2-Ti3Al，δ-Ti2Ni，τ3-Al3NiTi2和B2相。釬焊工藝對(duì)界面組織有很大的影響，隨著釬焊溫度升高或保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，Ni元素從釬料向母材的擴(kuò)散量增多，促進(jìn)了擴(kuò)散區(qū)的增寬和釬縫區(qū)的變窄，但是釬縫區(qū)中

3、連續(xù)的α2-Ti3Al物相層對(duì)釬焊工藝的變化并不敏感。1100℃/15min工藝下獲得的接頭具備了最大的室溫和高溫剪切強(qiáng)度，分別為248.6MPa和166.4MPa。裂紋傾向在連續(xù)的δ-Ti2Ni和α2-Ti3Al層中形成和擴(kuò)展，過(guò)高的釬焊溫度和過(guò)長(zhǎng)的保溫時(shí)間引起接頭脆性增加，導(dǎo)致擴(kuò)散區(qū)在剪切試驗(yàn)中產(chǎn)生大量裂紋。
　　最優(yōu)工藝下(1100℃/15min)獲得的高鈮TiAl合金釬焊接頭在經(jīng)受300h的高溫耐久性試驗(yàn)后，接頭內(nèi)部的界面

4、形貌、物相構(gòu)成以及元素含量并未發(fā)生明顯的變化。釬縫端部組織在高溫保存時(shí)間超過(guò)55h后，端部表面開(kāi)始生成混合氧化物反應(yīng)層，氧化膜下方形成了多孔結(jié)構(gòu)，300h后氧化腐蝕深度達(dá)到了25μm左右。母材表面氧化物隨時(shí)間延長(zhǎng)不斷增多，300h后母材表面生成了5μm厚的氧化物反應(yīng)層。300h時(shí)接頭室溫剪切強(qiáng)度降低為最小值147.8MPa。與未進(jìn)行高溫試驗(yàn)的接頭剪切強(qiáng)度相比(248.6MPa)降低了約40.5%。高溫氧化環(huán)境引起了接頭組織脆性增加，尤其