[發明專利]Ti-Al系合金環形件擴散連接的方法

有效

• 申請號: 201811223935.0
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109226954B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 李金山;張曉強;唐斌;朱雷;寇宏超;王軍;王毅;孫智剛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B23K20/02
• 分類號: B23K20/02;B23K20/14;B23K20/233;B23K20/24
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種預防Ti-Al系合金環形件擴散連接開裂的方法，其特征在于，具體過程是：

步驟一：TiAl/Ti₂AlNb合金擴散連接件的加工；

所述的TiAl/Ti₂AlNb合金擴散連接件包括TiAl合金輪緣和Ti₂AlNb合金輪芯；

其中，TiAl輪緣內徑表面以及Ti₂AlNb輪芯外徑表面為二者的連接界面；所述TiAl輪緣內表面和Ti₂AlNb輪芯外表面均有3°界面傾斜角；

步驟二：裝配的前處理：

所述的裝配前處理包括對TiAl/Ti₂AlNb合金擴散連接件表面的處理和對夾具以及真空擴散連接爐內的上下石墨壓頭的處理；

對TiAl/Ti₂AlNb合金擴散連接件表面的處理是通過表面酸洗對TiAl輪緣的表面和Ti₂AlNb輪芯的表面進行去氧化層的處理；

對夾具以及真空擴散連接爐內的上下石墨壓頭的處理是在夾具內側面以及真空擴散連接爐內的上石墨壓頭表面與下石墨壓頭表面涂抹止焊劑；

步驟三：夾具與TiAl/Ti₂AlNb合金擴散連接件的裝配：

裝配氮化硅陶瓷夾具/TiAl輪緣/Ti₂AlNb輪芯時，將所述TiAl輪緣放入夾具的內腔中，并使該TiAl輪緣的外圓周表面與該夾具的內圓周表面之間間隙配合，將所述Ti₂AlNb輪芯放入該TiAl輪緣的中心孔內并使該TiAl輪緣的內圓周表面與所述Ti₂AlNb輪芯的外圓周表面貼合；所述TiAl輪緣的外圓周表面與夾具的內圓周表面之間的間隙為0.2mm；

在使用所述夾具前，需放入真空擴散連接爐內加熱放氣；加熱放氣是將該夾具置于真空狀態的真空擴散連接爐內，在5×10^-2Pa下隨真空擴散連接爐加熱至1000℃以上后保溫，保溫時間≥2h；保溫結束后隨爐冷卻至室溫，完成對該夾具的加熱放氣；

步驟四：擴散連接：

將裝配有TiAl/Ti₂AlNb合金擴散連接件的夾具放入真空擴散連接爐內；對該真空擴散連接爐抽真空至5×10^-3Pa并保持該真空度；以階梯升溫方式使爐溫梯度升至1000℃，并保持90min，當保溫結束后，以階梯降溫方式使爐溫降至室溫，即完成了TiAl合金和Ti₂AlNb合金環形結構件擴散連接；

擴散連接完成后進行探傷，確保未開裂；

至此，完成了Ti-Al系合金環形件的擴散連接；

所述擴散連接時階梯升溫的具體過程是，以10℃/min的升溫速率，使真空擴散焊機爐內升溫至300℃，并保溫30min；保溫結束后繼續以8℃/min的升溫速率，使真空擴散焊機爐內升溫至600℃，并保溫20min后，繼續以5℃/min的升溫速率，升溫到900℃保溫10min，以5℃/min的升溫速率使真空擴散焊機爐內升至1000℃；

當真空擴散焊機爐內升至1000℃時保溫90min；

保溫結束后以階梯降溫的方式使真空擴散焊機爐內降溫至室溫的具體過程是：以2℃/min的降溫速率使真空擴散焊機爐的爐溫降至900℃，并保溫10min；以3℃/min的降溫速率使真空擴散焊機爐的爐溫降至800℃，并保溫30min；保溫結束后，隨爐冷卻到室溫。

2.如權利要求1所述預防Ti-Al系合金環形件擴散連接開裂的方法，其特征在于，

加工前，對作為原料的鍛餅進行去應力退火；退火工藝參數為：以6℃/min升溫速率升溫至850℃，保溫2～6h并隨爐冷卻；

加工中須保證整個加工過程的連續性，使不同加工工序之間的間隔不超過12h，若加工工序間存在一周以上的時間間隔，需對TiAl合金輪緣和Ti₂AlNb合金輪芯進行去應力退火；所述去應力退火的工藝參數同原料的退火工藝參數；

在上述每道加工工序間隙中，需將TiAl合金輪緣和Ti₂AlNb合金輪芯放入酒精中浸泡；表面精細打磨工序中需在表面涂抹冷卻油，以減少產熱對界面的影響，并保留表面冷卻油，保證在后續的運輸過程中不被雜質污染氧化；試件加工完后進行探傷。