[發明專利]Ti3

在審

• 申請號: 201711233767.9
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107999983A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 李洪梅;蔡曉龍;孫大千;郭紅玲;谷曉燕;張巖
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02;B23K26/21;B23K15/00;B23K10/02;B23K9/167;B23K103/18
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

本發明涉及一種Ti3Al基合金與Ni基高溫合金異種材料連接方法，屬于異種材料連接技術?；阝C與鈦、銅、鉻無限互溶，與鋁、鎳有限互溶；銅與鎳無限互溶，與鈦、鉻、鋁有限固溶，銅、釩固溶體具有較高的強度和塑性及銅?鈦合金的脆性較低等特點，通過采用釩銅復合填充材料可降低Ti3Al基合金母材熔合比，使焊縫區析出銅、釩固溶體、減少脆性合金，提高Ti3Al基合金與Ni基高溫合金異種材料焊接接頭的強度和韌性。焊接工藝簡便、易行，有利于提高生產效率及實現焊接生產的自動化。

技術領域

本發明涉及異種材料連接技術，特別涉及一種Ti3Al基合金與Ni基高溫合金異種材料連接方法，可用于航空航天、能源、汽車工業、艦船等技術領域。

背景技術

隨著能源、運輸、航空航天發動機的推陳出新，特別是航空航天飛行器對發動機性能要求的不斷提高，伴隨著新設計、新工藝技術突飛猛進的發展，高溫結構材料從高性能結構材料中突顯出來，成為提高先進發動機性能、延長壽命、降低能耗和成本的關鍵材料。以Ti3Al為基體的Ti-Al系金屬間化合物高溫合金，因其密度低(4.1g/cm3-4.7g/cm3)、熔點高、比強度和比模量高、高溫力學性能和抗氧化性能良好等特點，被認為是極具應用前景的新型輕質高溫結構材料。隨著加工技術的進步和對Ti3Al基高溫合金組織、變形機制的理解的深入，以及微合金化技術的進步，使Ti3Al基高溫合金逐步進入商業化應用。其中一個廣泛的應用就是與Ni基高溫合金結合用于減重、降低排放、提高性能和降低成本。

通常認為：發動機每減重1kg，飛機減重4kg；航天器減重1kg，可使運載火箭輕500kg；汽車自重每減輕10％，油耗下降6％～8％，排放量下降4％。Ti3Al基合金的密度僅有Ni基高溫合金的一半，因此，Ti3Al基合金代替或者部分代替Ni基高溫合金制造出輕質高效的結構系統必將對航空航天、汽車等核心產業的革新有巨大推動作用，對節能減排環境保護做出巨大的貢獻。隨之而來的Ti3Al基合金與Ni基高溫合金的連接問題成為亟待解決的問題。激光焊具有能量密度高、焊縫窄、熱影響區小、焊接變形小、高溫停留時間短、熔化金屬量少、光束方向性好等特點，更有利于于異種材料的連接。但是由于Ti3Al基合金與Ni基高溫合金之間高差異的物理化學性能，焊縫及界面極易形成Ti-Al-Ni、Ti-Ni等脆性合金，導致Ti3Al基合金與Ni基高溫合金異質材料的焊接性極差。迄今為止，尚無適用于Ti3Al基合金與Ni基高溫合金異種材料激光焊的焊接工藝。基于Ti3Al基合金與Ni基高溫合金的物理化學特點及激光焊特點，通過優化填充材料成分和激光焊工藝參數促進Ti3Al基合金與Ni基高溫合金焊縫及Ti3Al基合金側熔合區冶金反應提高接頭的技術思路是可行的。研究開發Ti3Al基合金與Ni基高溫合金異種材料連接技術在航空航天、汽車工業等領域具有重要的實用價值和廣闊的應用前景。

發明內容