[发明专利]一种采用Zr/Ni复合中间层扩散连接TiAl基合金和Ti3AlC2陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及连接TiAl基合金和Ti₃AlC₂陶瓷的方法。

背景技术

TiAl基合金作为一种金属间化合物材料，具有高比强度和高比弹性模量，在高温时仍可以保持足够高的强度和刚度，同时具有良好的抗蠕变及抗氧化性能。因此，TiAl基合金的发展一直受到世界各国研究者的关注和重视，成为航空航天领域极具竞争力的材料，具有重要的工程化应用前景。

TiAl基合金的实际应用必然涉及到自身及与其他构件的连接。国内为研究者已对TiAl基合金的连接问题开展了一系列的研究工作。目前，关于TiAl基合金的连接技术的研究主要集中在电子束焊、激光焊、自蔓延高温合成反应焊、钎焊和扩散焊等方面。有关熔化焊的研究表明，TiAl基合金存在两个较为突出的问题：一是具有热裂倾向，二是焊缝区与经过热机械处理等工艺得到的基体组织不同，表现出较低的力学性能。因此，对于低延性的TiAl基合金采用熔化焊方法进行连接其焊接性较差，尤其是与异种材料的连接时更为突出。采用扩散焊等固态连接方法时可以控制热循环，能够设计出复合TiAl基合金特点的连接工艺参数，从而改善连接质量。

Ti₃AlC₂陶瓷是新型三元层状陶瓷材料的一种，因其具有优异性能成为近年来国内为众多材料学者研究的热点。它既具有金属的性能，有良好的导热性能和导电性能，有较低的Viskers硬度，像金属一样可以进行机械加工，同时又具有陶瓷的性能，高熔点，高热稳定性和良好的抗氧化性能。这些优异性能使其具有广阔的应用前景。

尽管Ti₃AlC₂陶瓷具有上述优越的综合性能，但是制备高纯度、高致密度的块体材料非常困难，当需要较大尺寸或者复杂形状的Ti₃AlC₂陶瓷构件时，需要通过连接的手段将较小尺寸及形状简单的Ti₃AlC₂陶瓷实现可靠的连接。另外考虑到Ti₃AlC₂陶瓷的优异性能，不可避免的需要与其他材料进行连接，以充分发挥其潜在价值。

鉴于TiAl基合金和Ti₃AlC₂陶瓷的综合优异性能，将两种材料连接到一起制备成复合构件，可以充分发挥两者的性能优势，特别是在航空航天等高温结构零部件制造等方向，具有极大的应用前景。到目前为止，国内外还没有关于TiAl基合金和Ti₃AlC₂陶瓷连接的文献报道。

发明内容

本发明要解决TiAl基合金和Ti₃AlC₂陶瓷难于连接的问题，而提供一种采用Zr/Ni复合中间层扩散连接TiAl基合金和Ti₃AlC₂陶瓷的方法。

一种采用Zr/Ni复合中间层扩散连接TiAl基合金和Ti₃AlC₂陶瓷的方法，具体是按照以下步骤完成的：

一、将TiAl基合金和Ti₃AlC₂陶瓷用线切割，得到待连接的TiAl基合金和Ti₃AlC₂陶瓷；

二、将步骤一得到的待连接的TiAl基合金和Ti₃AlC₂陶瓷的连接面采用砂纸打磨后抛光，再将TiAl基合金和Ti₃AlC₂陶瓷的连接面放入丙酮中超声清洗5min～10min；

三、将Zr箔和Ni箔置于待连接的TiAl基合金和Ti₃AlC₂陶瓷的连接面之间，装配成TiAl基合金/Zr箔/Ni箔/Ti₃AlC₂陶瓷的装配件，其中Zr箔的厚度为25μm～150μm，Ni箔的厚度为25μm～150μm；