定向組織TiAl合金的連接工藝研究.pdf

1、本文針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的制造要求，對(duì)定向凝固TiAl基合金的連接工藝及機(jī)理進(jìn)行了研究。分析了兩種不同釬料對(duì)接頭界面組織和剪切強(qiáng)度的影響，確定了每種釬料使用時(shí)的最佳連接規(guī)范參數(shù)。另外，還采用直接擴(kuò)散連接的方法對(duì)TiAl基合金進(jìn)行了連接，對(duì)不同參數(shù)下的接頭組織及強(qiáng)度進(jìn)行了分析，確定了最佳工藝。分析了連接接頭的定向生長(zhǎng)規(guī)律。
　　利用光學(xué)顯微鏡，掃描電鏡，X射線衍射，顯微硬度等分析方法對(duì)連接接頭組織進(jìn)行了定性和定量分析，并對(duì)接頭強(qiáng)度進(jìn)行

2、了測(cè)試。分析測(cè)試結(jié)果表明：對(duì)于Ag-Cu-Ti釬料釬焊接頭，在連接溫度為870℃，保溫時(shí)間為15min的釬焊條件下，接頭的剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值178MPa。此時(shí)界面一側(cè)結(jié)構(gòu)為TiAl/AlCuTi/AlCu2Ti/Ag基固溶體/AlCu2Ti/TiCu/Ti2Cu（對(duì)稱結(jié)構(gòu)），隨著連接溫度的升高，接頭中心的AlCu2Ti/TiCu/Ti2Cu組織轉(zhuǎn)變?yōu)閺浬⒎植嫉腁lCu2Ti相。斷裂位置為AlCu2Ti相金屬間化合物層，生成的脆性相使接頭

3、強(qiáng)度降低。
　　對(duì)于Ti-Zr-Ni-Cu釬料釬焊接頭，在連接溫度為1050℃，保溫時(shí)間為10min的釬焊條件下，接頭的剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值248MPa。此時(shí)界面一側(cè)結(jié)構(gòu)為TiAl/母材與釬料的擴(kuò)散層+Ti3Al/殘余釬料+ Ti3Al（對(duì)稱結(jié)構(gòu)），母材與釬料的擴(kuò)散層以及殘余釬料層都是接頭的薄弱區(qū)域，生成的各種脆性相使接頭強(qiáng)度降低。
　　對(duì)于直接擴(kuò)散連接，接頭性能與界面接觸及元素?cái)U(kuò)散有直接關(guān)系。壓力保持為30MPa不變時(shí)，當(dāng)連

4、接溫度為1200℃，保溫時(shí)間為60min的連接條件下，接頭的剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值294MPa。繼續(xù)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，界面處再結(jié)晶后晶粒逐漸長(zhǎng)的粗大，影響接頭性能的提高。本文針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的制造要求，對(duì)定向凝固TiAl基合金的連接工藝及機(jī)理進(jìn)行了研究。分析了兩種不同釬料對(duì)接頭界面組織和剪切強(qiáng)度的影響，確定了每種釬料使用時(shí)的最佳連接規(guī)范參數(shù)。另外，還采用直接擴(kuò)散連接的方法對(duì)TiAl基合金進(jìn)行了連接，對(duì)不同參數(shù)下的接頭組織及強(qiáng)度進(jìn)行了分析，確定

5、了最佳工藝。分析了連接接頭的定向生長(zhǎng)規(guī)律。
　　利用光學(xué)顯微鏡，掃描電鏡，X射線衍射，顯微硬度等分析方法對(duì)連接接頭組織進(jìn)行了定性和定量分析，并對(duì)接頭強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試。分析測(cè)試結(jié)果表明：對(duì)于Ag-Cu-Ti釬料釬焊接頭，在連接溫度為870℃，保溫時(shí)間為15min的釬焊條件下，接頭的剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值178MPa。此時(shí)界面一側(cè)結(jié)構(gòu)為TiAl/AlCuTi/AlCu2Ti/Ag基固溶體/AlCu2Ti/TiCu/Ti2Cu（對(duì)稱結(jié)構(gòu)），隨

6、著連接溫度的升高，接頭中心的AlCu2Ti/TiCu/Ti2Cu組織轉(zhuǎn)變?yōu)閺浬⒎植嫉腁lCu2Ti相。斷裂位置為AlCu2Ti相金屬間化合物層，生成的脆性相使接頭強(qiáng)度降低。
　　對(duì)于Ti-Zr-Ni-Cu釬料釬焊接頭，在連接溫度為1050℃，保溫時(shí)間為10min的釬焊條件下，接頭的剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值248MPa。此時(shí)界面一側(cè)結(jié)構(gòu)為TiAl/母材與釬料的擴(kuò)散層+Ti3Al/殘余釬料+ Ti3Al（對(duì)稱結(jié)構(gòu)），母材與釬料的擴(kuò)散層以及殘