[发明专利]Ti2

说明书

一种Ti₂AlNb合金的电子束焊接及热处理方法，通过对Ti₂AlNb合金预先进行固溶处理及时效处理，经清理装配后，采用真空电子束焊接并进行焊后热处理。本发明不需要焊前预热、固定焊及修饰焊的工序，采用一道正式焊完成焊接，提高了焊接效率，所形成的焊缝质量良好，焊缝接头均匀连续，没有裂纹、未焊透、未熔合及咬边等缺陷，焊接质量达到Ⅰ级焊缝要求，且通过与焊前热处理的配合，实现了通过焊后热处理获得稳定焊缝组织的前提下可以不牺牲母材的性能，最终获得的焊件性能与母材基本一致。

技术领域

本发明涉及的是一种合金焊接领域的技术，具体是一种Ti₂AlNb合金的电子束焊接及热处理方法。

背景技术

Ti₂AlNb合金是以有序正交结构O相为基础的一类金属间化合物材料的统称，与传统的Ti-Al系金属间化合物相比，Ti₂AlNb合金具有更高的室温塑性和断裂韧性，是一种可以在650-750℃温度范围内长时间使用的航空发动机材料。Ti₂AlNb合金零件焊接冶金质量的好坏，常常成为零件服役性能的决定性因素，使用常规熔化焊的方法焊接Ti₂AlNb合金容易导致裂纹的产生。热输入大且集中、热影响区小、焊接速度快等特点使电子束焊接在Ti₂AlNb合金的焊接方面展现出巨大潜力，但现有Ti₂AlNb合金电子束焊接工艺较为繁琐，通常需要预热、修饰焊等步骤，且由于Ti₂AlNb合金本身的特性，其焊后的焊缝处基本由单一的B2相组成，在高温下极不稳定，受力后焊缝容易发生断裂，为获得稳定的焊缝组织需要进行焊后热处理，但这通常会牺牲部分母材的性能。因此，亟需开发一种适合于Ti₂AlNb合金的电子束焊接及热处理方法。

发明内容

本发明针对现有在各种Ti₂AlNb合金航空发动机零部件中，机匣壁薄且结构复杂，采用机械连接难以满足实际使用需求，需要机加工后焊接成型，针对现有焊接技术的不足，提出一种Ti₂AlNb合金的电子束焊接及热处理方法，不需要焊前预热、固定焊及修饰焊等工序，采用一道正式焊完成焊接，提高了焊接效率，所形成的焊缝质量良好，焊缝接头均匀连续，没有裂纹、未焊透、未熔合及咬边等缺陷，焊接质量达到Ⅰ级焊缝要求，且通过与焊前热处理的配合，实现了通过焊后热处理获得稳定焊缝组织的前提下可以不牺牲母材的性能，最终获得的焊件性能与母材基本一致。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种Ti₂AlNb合金的电子束焊接及热处理方法，通过对Ti₂AlNb合金预先进行固溶处理及时效处理，经清理装配后，采用真空电子束焊接并进行焊后热处理。

所述方法具体包括：

步骤1、焊前热处理：根据Ti₂AlNb合金相图选择合适的热处理工艺，使用真空热处理炉对Ti₂AlNb样品进行焊前热处理，包括固溶处理及时效处理两个工序，其中：固溶处理工艺为以10℃/min速率升温至940-970℃，保温1.5h后水冷；时效处理工艺为以10℃/min速率升温至800-830℃保温24h后空冷。

步骤2、焊前清理：用砂纸对焊接面进行打磨，去除焊接面附近的氧化皮和油污，并用丙酮清洗表面，保证焊接面光滑干净，无杂质、氧化物等。

步骤3、焊接装配：使用专用夹具对待焊工件进行装配固定，调节位置使焊接面紧密贴合，焊缝的最大配合间隙≤0.1mm，阶差不大于母材的10％。

步骤4、电子束焊接：对焊接室进行抽真空，调节程序，设定焊接参数，其中：加速电压80-150kv，焊接速度1000-1200mm/min，电子束束流10-20mA，采用正式焊一道工序完成焊接，焊后自然冷却。