论文部分内容阅读
Ti2AlNb合金具有熔点高、密度低、弹性模量大、高温抗氧化性好等优点,在航空航天领域得到了较广泛的应用,做为一种重要的结构材料,如何解决好其焊接问题具有重要的现实意义。本文针对航空航天工业的应用需求,对Ti2AlNb合金辐射加热真空钎焊及瞬时液相扩散连接进行了研究,分析了不同连接方法、不同钎料和连接参数条件下接头的界面结构特征和对剪切强度的影响规律,确定了不同连接工艺下的最佳连接规范参数。以TiZrNiCu为钎料,采用辐射加热真空钎焊Ti2AlNb合金,界面处有Ti2Ni、Ti（Cu,Al）2金属间化合物和Ti-Zr基固溶体生成。随着连接温度及保温时间的增加,Ti、Al、Ni、Cu元素扩散反应更加充分,Ti2Ni和Ti（Cu,Al）2增加,Ti-Zr基固溶体减少;大量的Ti2Ni和Ti（Cu,Al）2的形成降低了接头的剪切强度;当连接温度为940℃,连接时间为10min时,接头的最高剪切强度为225MPa。以TiNiNb为钎料,采用辐射加热真空钎焊Ti2AlNb合金,界面处有Ti2AlNb、Ti3Al、TiNi、Ti2Ni和Ti基固溶体生成;Ti2Ni、Ti基固溶体弥散分布于TiNi中,对接头起到强化作用。随着连接温度和时间的增加,Ti2Ni、Ti3Al和TiNi化合物增加,Ti基固溶体减少,由于金属间化合物在接头中连成一体,使接头呈现脆性断裂特征,界面处出现裂纹,降低了接头强度,因此接头强度随钎焊温度及时间呈现先升高后降低的规律。在连接温度为T=1160℃时,当连接时间为20min时,获得接头的剪切强度最大为308MPa。采用Ni/Ti/Ni叠层TLP焊接Ti2AlNb合金,界面处有Ti2AlNb、AlNb2、TiNi、Ti2Ni化合物生成,连接界面存在大量的Ti2Ni和少量TiNi脆性相。保温时间对脆性相的形态分布影响不大,始终呈现片状分布于连接界面处。然而连接温度对Ti2Ni脆性相的形态分布有较大影响,在适当的连接温度下,Ti2Ni在连接区有明显的弥散分布状态,起到强化接头作用,当焊接时间为120min,温度为1000℃时,获得接头最大剪切强度为323MPa。进一步增加焊接温度,扩散反应层厚度增加,溶解母材量随之增加等温凝固过程相对延长,Ti2Ni在接头呈现条状分布状态,接头强度呈现下降状态。