一种钛合金铝合金梯度复合结构及其制备方法与流程

本申请属于航空制造，特别涉及一种钛合金铝合金梯度复合结构及其制备方法。

背景技术：

1、传统飞机结构件由均质材料构成，性能单一。金属梯度复合结构将两种或两种以上的金属材料结合成一个整体结构，力学性能呈现梯度变化，可以按照结构的性能需求进行材料布局优化，发挥每一种材料的性能优势，提高结构效率，实现结构减重增寿的效果。钛合金和铝合金是现代飞机主题结构的重要选用材料，钛合金具有较高的强度和良好的耐高温腐蚀性能，铝合金密度低，有利于结构减重。二者制为一体，在构件的低应力区域布置铝合金，在高应力或耐高温区域布置钛合金，可有效发挥材料性能优势，实现结构减重。但采用常规焊接等方法将钛合金和铝合金熔为一体，容易在钛/铝过渡界面处生成钛铝化合物(tial3、tial2)，该化合物为脆化相，会造成过渡界面处性能的下降，不能满足飞机结构件使用需求。

2、因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供了一种钛合金铝合金梯度复合结构及其制备方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。

2、本申请的技术方案是：

3、本申请的第一个方面提供了一种钛合金铝合金梯度复合结构，包括：

4、ta15钛合金层、205a铝合金层，以及连接所述ta15钛合金层与所述205a铝合金层的cocrfemnni高熵合金过渡层。

5、在本申请的至少一个实施例中，所述ta15钛合金层通过激光成形增材制造工艺制备而成。

6、在本申请的至少一个实施例中，所述205a铝合金层通过电弧熔丝增材制造工艺制备而成。

7、在本申请的至少一个实施例中，所述cocrfemnni高熵合金过渡层通过激光成形增材制造工艺制备而成。

8、在本申请的至少一个实施例中，所述钛合金铝合金梯度复合结构为三层结构，相邻的所述ta15钛合金层与所述cocrfemnni高熵合金过渡层，以及所述cocrfemnni高熵合金过渡层与所述205a铝合金层之间均通过表面进行连接。

9、在本申请的至少一个实施例中，设置在所述ta15钛合金层与所述205a铝合金层之间的所述cocrfemnni高熵合金过渡层的厚度≥2.5mm。

10、在本申请的至少一个实施例中，所述钛合金铝合金梯度复合结构为单层结构，相邻的所述ta15钛合金层与所述cocrfemnni高熵合金过渡层，以及所述cocrfemnni高熵合金过渡层与所述205a铝合金层之间均通过端面进行连接。

11、在本申请的至少一个实施例中，所述ta15钛合金层以及所述205a铝合金层的端面均设置有45°的坡口。

12、本申请的第二个方面提供了一种钛合金铝合金梯度复合结构制备方法，其特征在于，包括：

13、步骤一、通过激光成形增材制造工艺制备ta15钛合金层，并将所述ta15钛合金层的表面机械加工至ra3.2以上；

14、步骤二、通过激光成形增材制造工艺，在所述ta15钛合金层的表面上制备cocrfemnni高熵合金过渡层，并将所述cocrfemnni高熵合金过渡层的表面机械加工至ra3.2以上，且所述cocrfemnni高熵合金过渡层的成形厚度≥2.5mm；

15、步骤三、通过电弧熔丝增材制造工艺，在所述cocrfemnni高熵合金过渡层的表面上制备205a铝合金层。

16、本申请的第三个方面提供了一种钛合金铝合金梯度复合结构制备方法，其特征在于，包括：

17、步骤一、通过激光成形增材制造工艺制备ta15钛合金层；

18、步骤二、通过电弧熔丝增材制造工艺制备205a铝合金层；

19、步骤三、分别在所述ta15钛合金层以及所述205a铝合金层的端面上设置45°的坡口；

20、步骤四、在所述ta15钛合金层以及所述205a铝合金层的端面的坡口上，通过激光成形增材制造工艺制备cocrfemnni高熵合金过渡层，连接所述ta15钛合金层与所述205a铝合金层。

21、发明至少存在以下有益技术效果：

22、本申请的钛合金铝合金梯度复合结构，在ta15钛合金层和205a铝合金层之间添加cocrfemnni高熵合金作为过渡层，避免了在钛合金和铝合金的过渡界面处产生tial3、tial2等脆化相，增加界面结合力，保证了界面处的性能，可充分发挥钛合金和铝合金两种材料的性能优势，实现结构减重。

技术特征：

1.一种钛合金铝合金梯度复合结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钛合金铝合金梯度复合结构，其特征在于，所述ta15钛合金层通过激光成形增材制造工艺制备而成。

3.根据权利要求1所述的钛合金铝合金梯度复合结构，其特征在于，所述205a铝合金层通过电弧熔丝增材制造工艺制备而成。

4.根据权利要求1所述的钛合金铝合金梯度复合结构，其特征在于，所述cocrfemnni高熵合金过渡层通过激光成形增材制造工艺制备而成。

5.根据权利要求1所述的钛合金铝合金梯度复合结构，其特征在于，所述钛合金铝合金梯度复合结构为三层结构，相邻的所述ta15钛合金层与所述cocrfemnni高熵合金过渡层，以及所述cocrfemnni高熵合金过渡层与所述205a铝合金层之间均通过表面进行连接。

6.根据权利要求5所述的钛合金铝合金梯度复合结构，其特征在于，设置在所述ta15钛合金层与所述205a铝合金层之间的所述cocrfemnni高熵合金过渡层的厚度≥2.5mm。

7.根据权利要求1所述的钛合金铝合金梯度复合结构，其特征在于，所述钛合金铝合金梯度复合结构为单层结构，相邻的所述ta15钛合金层与所述cocrfemnni高熵合金过渡层，以及所述cocrfemnni高熵合金过渡层与所述205a铝合金层之间均通过端面进行连接。

8.根据权利要求7所述的钛合金铝合金梯度复合结构，其特征在于，所述ta15钛合金层以及所述205a铝合金层的端面均设置有45°的坡口。

9.一种钛合金铝合金梯度复合结构制备方法，其特征在于，包括：

10.一种钛合金铝合金梯度复合结构制备方法，其特征在于，包括：

技术总结
本申请属于航空制造技术领域，特别涉及一种钛合金铝合金梯度复合结构及其制备方法。钛合金铝合金梯度复合结构包括：TA15钛合金层、205A铝合金层，以及连接所述TA15钛合金层与所述205A铝合金层的CoCrFeMnNi高熵合金过渡层。本申请的钛合金铝合金梯度复合结构及其制备方法，在TA15钛合金层和205A铝合金层之间添加CoCrFeMnNi高熵合金作为过渡层，通过激光成形和电弧熔丝两种增材制造工艺制备成梯度复合结构，并通过平面生长过渡和成形连接过渡方式得到两种结构形式的钛合金铝合金梯度复合结构。本申请避免了在钛合金和铝合金的过渡界面处产生TiAl3、TiAl2等脆化相，增加界面结合力，保证了界面处的性能，可充分发挥钛合金和铝合金两种材料的性能优势，实现结构减重。

技术研发人员：崔灿,张瑞,玄明昊,于京令,吴斌
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5