[發明專利]γ-TiAl合金與TC17合金的固態連接方法

有效

• 申請號: 201610817571.3
• 申請日: 2016-09-12
• 公開（公告）號: CN106271011B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 李宏;李淼泉;楊超
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B23K20/00
• 分類號: B23K20/00;B23K20/24;C02F1/18
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明公開了一種γ?TiAl合金與TC17合金的固態連接方法，用于解決現有γ?TiAl合金與鈦合金的固態連接方法恒溫保壓時間長的技術問題。技術方案是該方法(a)連接表面打磨并進行超聲波清洗；(b)連接試樣緊密貼合；(c)固態連接，連接時真空度為5×10^?3～5Pa，溫度為800～850℃，恒溫加壓10～30min，使得TC17合金高度壓下量達到40％～60％，空冷；(d)對連接試樣進行熱處理，熱處理溫度為800～850℃，保溫時間為60～120min，空冷。本發明通過控制固態連接時TC17合金的塑性變形以及后續熱處理，恒溫保壓時間由背景技術的大于60min縮短至10～30min。

技術領域

本發屬于固態連接領域，具體涉及一種γ-TiAl合金與TC17合金的固態連接方法。

背景技術

航空發動機服役環境復雜，不同部位對材料的服役性能要求不同，采用具有不同性能特點的合金進行連接制造異種合金復合構件，不僅可以獲得良好的整體性能，還可以提高材料利用率、減輕結構重量、降低成本。γ-TiAl合金及鈦合金均屬于輕質高強合金，具有優異的綜合性能，可以滿足航空發動機不同部位的使用性能要求，廣泛應用于制造高性能輕量化結構件。γ-TiAl合金與鈦合金的連接是制造航空發動機高性能構件的關鍵技術，具有廣泛的應用前景，可以進一步擴大γ-TiAl合金與鈦合金的適用范圍并發揮二者的綜合性能優勢。

γ-TiAl合金及鈦合金自身成形性能較差，高溫時化學性質活潑，易與空氣等發生化學反應，傳統的焊接方法不適用于二者的連接。固態連接是適用于γ-TiAl合金與鈦合金的理想連接方法，固態連接過程中材料結合面不發生熔化，不產生與熔化和凝固相關的焊接缺陷和焊接脆化現象，也不存在具有過熱組織的熱影響區，連接接頭組織性能好。

文獻1“M Holmquist,V Recina,B Pettersson.Tensile and creep propertiesof diffusion bonded titanium alloy IMI 834to gamma titanium aluminide IHIAlloy 01A,Acta Materialia,1999,47(6):1791-1799”公開了一種γ-TiAl合金/IMI 834鈦合金的固態連接方法，在連接溫度980℃，連接時間1h，連接壓力200MPa條件下獲得了拉伸性能與γ-TiAl合金母材相似的接頭；但是，IMI 834鈦合金母材完全發生了β轉變，母材拉伸性能下降。

文獻2“X.R.Wang,Y.Q.Yang,X.Luo,W.Zhang,G.M.Zhao,B.Huang.Aninvestigation of Ti-43Al-9V/Ti-6Al-4V interface by diffusion bonding,Intermetallics,2013,36:127-132”公開了一種γ-TiAl合金(Ti-43Al-9V)/Ti-6Al-4V(TC4)鈦合金的固態連接方法，首先在920℃/45MPa/2h條件下進行了γ-TiAl合金與鈦合金的真空熱壓，然后在920℃條件下保溫5h和17h或者在1100℃條件下保溫1h。高溫下的較長時間保溫促進了連接接頭處的冶金結合，增大了界面過渡區寬度，但是鈦合金基體發生晶粒長大或者β轉變，導致鈦合金基體性能降低。

文獻3“授權公告號是CN102581467B的中國發明專利”公開了一種鈦鋁基合金與鈦合金(TC4)的擴散連接方法，首先在連接前對鈦鋁基合金進行真空熱處理，熱處理溫度為1330～1360℃，保溫時間為10～40min；熱處理后的鈦鋁基合金與鈦合金在連接溫度為850～930℃，連接壓力為70～80MPa，連接時間為1h條件下進行擴散連接；連接后在860℃下進行時間為30min的退火。采用該方法獲得的接頭強度與鈦鋁基合金母材接近，但是較高的連接前熱處理溫度和連接溫度容易引起母材的組織粗化，使得母材性能降低。