一种高Nb-TiAl合金扩散连接方法
【专利摘要】一种高Nb-TiAl合金扩散连接方法，首先在较低温度下对锻态高Nb-TiAl合金进行真空扩散连接，随后对扩散连接试样进行真空退火处理。本发明有效利用了高Nb-TiAl合金真空扩散连接与真空退火处理的组合，显著提高了高Nb-TiAl合金扩散连接接头质量，并可控制焊件的显微组织结构。同时，扩散连接工艺过程中施加了低于合金流变应力的轴向压应力，避免了材料在扩散连接过程中的变形。本发明所得到的扩散连接接头显微组织无未闭合孔洞，且焊缝界面完全消失，组织演化完全，扩散连接接头质量高。
【专利说明】一种高Nb-TiAI合金扩散连接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及TiAl合金固态焊接领域，具体是一种用于降低高Nb-TiAl合金扩散连接温度，提高扩散连接质量，简化扩散连接工艺的扩散连接方法。
【背景技术】
[0002]TiAl合金，尤其是高Nb-TiAl合金(Nb的原子百分比为5%_10%，)，凭借其低密度、良好的高温性能在航空航天发动机上极具有应用潜力，但TiAl合金的加工性能较差，难以制备复杂的结构件，限制了 TiAl合金在工程中的实际应用。因此研究TiAl合金的连接技术对推进其实用化有着重要的作用。目前TiAl合金的焊接方法主要包括氩弧焊接、电子束焊接、激光焊接等熔焊方法和扩散焊、钎焊等固态焊接方法。在熔焊过程中易引起界面处组织改变，产生夹杂、疏松、热应力等缺陷。钎焊由于使用温度较低，不能满足TiAl合金在高温下的使用要求。相比较而言扩散连接技术是适合TiAl合金制备复杂整体机构件的重要成型手段，在满足结构设计和制造要求的同时可以提高材料的利用率，连接过程中可以有效避免熔焊所产生的缺陷，因而国内外学者对钛铝合金的扩散连接技术进行了大量的研究。
[0003]文献“The influence of initial microstructures on the diffusion bondinginterface of high Nb containing TiAl alloy, Yinghao Wang, Xiansheng Qi, XianlinMeng, Wenbin Li, Chuanyun Wang, Hongchao Kou and Jinshan L1.: Advanced MaterialsResearch Vols.753-755 (2013) pp396_401 ”对具有不同初始显微组织的高Nb-TiAl合金的扩散连接进行了研究。研究表明，具有全片层组织的高Nb-TiAl合金在950°C-30MPa-45min的扩散连接工艺下，焊接质量较差，焊缝明显，界面处组织未发生演化。欲得到较好的焊接质量，需提高扩散连接温度。许多其他文献如“Diffusion-bonding of TiAl.Yan, P.and E.ffallach, Intermetallics, 1993.1(2):p.83-97.”等研究表明，要想获得无未闭合孔洞的钛铝合金的扩散连接接头，扩散连接温度要在975°C -1200°C之间，具体扩散连接温度要根据扩散连接时间和压力而定。扩散连接温度过高，不仅对扩散连接设备要求提高，而且增加了扩散连接成本，不利于扩散连接技术在钛铝合金典型构件中的应用。
[0004]文献“Diffusionbonding of investment cast y -TiAl, Cam, G and M.Kogak:Journal of materials science, 1999.34 (14):p.3345-3354.” 对铸态 Y-TiAl 的扩散连接进行了研究，研究表明在1000°C -1100°C压力为20-40MPa条件下保压3个小时，可以获得无未闭合孔洞的焊接接头，但接头处焊缝仍然明显，经1430°C热处理后焊缝消失，扩散连接质量得到较大的提高。但是热处理温度过高，所获得的组织较粗大，降低了焊件的力学性倉泛。
[0005]哈尔滨工业大学在
【发明者】唐斌, 李金山, 齐先胜, 寇宏超, 孙智刚, 胡锐, 张铁邦 申请人:西北工业大学