高鈮TiAl合金釬焊工藝及接頭性能研究.pdf

1、本文采用自制的Ti-28Ni(wt.％)共晶釬料實現(xiàn)了高鈮TiAl合金的可靠無缺陷釬焊連接。研究了釬焊工藝對界面組織和接頭連接性能的影響，獲得了最優(yōu)的釬焊工藝(1100℃/15min)。選取最優(yōu)工藝下獲得的釬焊接頭進行了800℃的高溫耐久性試驗，分析了高溫以及空氣氧化腐蝕作用對接頭內(nèi)部界面組織、釬縫端部組織和母材表面組織的影響，綜合探究了接頭的斷裂位置與剪切強度以及接頭組織之間的關(guān)系。歸納了接頭的形成和演化過程，對接頭反應(yīng)層的生長行為進

2、行了研究。
　　真空電弧熔煉方法制備的Ti-28Ni共晶釬料主要由δ-Ti2Ni相和Ti基固溶體構(gòu)成，釬料的固相線和液相線溫度分別為940℃和980℃。釬焊接頭的界面組織為對稱結(jié)構(gòu)，包含兩個擴散區(qū)和一個釬縫區(qū)，界面中形成了α2-Ti3Al，δ-Ti2Ni，τ3-Al3NiTi2和B2相。釬焊工藝對界面組織有很大的影響，隨著釬焊溫度升高或保溫時間的延長，Ni元素從釬料向母材的擴散量增多，促進了擴散區(qū)的增寬和釬縫區(qū)的變窄，但是釬縫區(qū)中

3、連續(xù)的α2-Ti3Al物相層對釬焊工藝的變化并不敏感。1100℃/15min工藝下獲得的接頭具備了最大的室溫和高溫剪切強度，分別為248.6MPa和166.4MPa。裂紋傾向在連續(xù)的δ-Ti2Ni和α2-Ti3Al層中形成和擴展，過高的釬焊溫度和過長的保溫時間引起接頭脆性增加，導(dǎo)致擴散區(qū)在剪切試驗中產(chǎn)生大量裂紋。
　　最優(yōu)工藝下(1100℃/15min)獲得的高鈮TiAl合金釬焊接頭在經(jīng)受300h的高溫耐久性試驗后，接頭內(nèi)部的界面

4、形貌、物相構(gòu)成以及元素含量并未發(fā)生明顯的變化。釬縫端部組織在高溫保存時間超過55h后，端部表面開始生成混合氧化物反應(yīng)層，氧化膜下方形成了多孔結(jié)構(gòu)，300h后氧化腐蝕深度達到了25μm左右。母材表面氧化物隨時間延長不斷增多，300h后母材表面生成了5μm厚的氧化物反應(yīng)層。300h時接頭室溫剪切強度降低為最小值147.8MPa。與未進行高溫試驗的接頭剪切強度相比(248.6MPa)降低了約40.5%。高溫氧化環(huán)境引起了接頭組織脆性增加，尤其