[發明專利]TC17合金與TC4合金的固態連接方法

有效

• 申請號: 201910173780.2
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109746561B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 李淼泉;孫利星;李蓮
• 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;B23K20/24
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張瑾

本發明涉及固態連接領域，尤其涉及一種異質鈦合金的固態連接方法，其包括將TC17合金放入高溫爐中進行熱處理，然后爐冷至室溫的步驟；進一步采用SiC水砂紙，分別對處理后得到的TC17合金試件與TC4合金試件待連接表面打磨；然后將TC17合金試件與TC4合金試件均放入無水乙醇溶液中進行超聲波清洗，用吹風機吹干備用的步驟；進一步將TC17合金試件與TC4合金試件打磨表面緊密貼合，并置入熱模擬試驗機中抽取真空，并保證恒溫恒壓5～20min后卸壓降溫，最終將連接后的合金試件水冷至室溫的步驟。本發明對TC17合金進行熱處理可以調控TC17合金的微觀組織，獲得斷裂韌性較好的片層組織TC17合金，并與疲勞強度較高的等軸組織TC4合金進行固態連接，實現了雙性能異質鈦合金的有效連接。

技術領域

本發明涉及固態連接領域，尤其涉及一種異質鈦合金的固態連接方法。

背景技術

現代航空航天關鍵構件的服役條件非常復雜，構件不同區域的受力狀態與服役要求不盡相同。例如航空發動機中的壓氣機盤在服役過程中，其盤體與盤緣存在一定的溫度梯度與應力梯度，這就要求盤體與盤緣具有不同的力學性能，即實現構件的雙性能，適應構件不同區域的服役條件，提高構件的服役壽命，進而提高發動機的工作效率。鈦合金在航空航天領域得到了廣泛應用，其綜合性能優異能夠適應不同的服役條件。根據服役要求的不同，選擇具有不同力學性能的異質鈦合金進行連接，可以實現構件的雙性能，滿足復雜服役要求，達到裝備減重、提高可靠性的目標。

固態連接是一種先進的連接方法，可以在低于焊接材料熔點的溫度下施加一定的壓力，促使兩個相互貼合的表面形成牢固接頭。連接接頭質量高，接頭組織與母材接近，連接效率高，已廣泛應用于鈦合金連接構件制造領域。文獻1“H.S.Lee,J.H.Yoon,Y.M.Yi,Oxidation behavior of titanium alloy under diffusion bonding.ThermochimicaActa,2007,455:105-108”公開了一種TC4合金固態連接方法，在連接溫度850～950℃、壓力3MPa、時間1～3h的條件下獲得了高質量的Ti-6Al-4V合金連接接頭。文獻2“X.R.Wang,Y.Q.Yang,X.Luo,W.Zhang,G.M.Zhao,B.Huang,An investigation of Ti-43Al-9V/Ti-6Al-4V interface by diffusion bonding.Intermetallics,2013,36:127-132”公開了一種γ-TiAl與TC4合金固態連接方法，在連接溫度920℃，連接壓力45MPa，恒溫恒壓時間2h下獲得了高質量的固態連接接頭。

由上述鈦合金固態連接方法可以看出，需要較長的恒壓保溫時間來獲得牢固的連接接頭，而較長的恒溫恒壓時間不僅會增加構件制造成本，還會導致基體組織粗化、降低連接接頭的使用性能，限制了固態連接在異質鈦合金連接構件制造中的應用。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種實現雙性能異質鈦合金有效連接，且連接接頭性能優良，且有效節省連接時間的TC17合金與TC4合金的固態連接方法。

本發明是通過以下技術方案來實現：一種TC17合金與TC4合金的固態連接方法，包括以下步驟：

(1)將TC17合金放入高溫爐中進行熱處理，熱處理溫度為900-950℃，保溫時間為10-30min，然后爐冷至室溫；

(2)依次采用180#、240#、400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#的SiC水砂紙，分別對步驟(1)處理后得到的TC17合金試件與TC4合金試件待連接表面逐級打磨；然后將TC17合金試件與TC4合金試件均放入無水乙醇溶液中進行超聲波清洗15-20min后，用吹風機吹干備用；

(3)將所述TC17合金試件與TC4合金試件打磨表面緊密貼合，并置入熱模擬試驗機中抽取真空；