[发明专利]Ti2

说明书

一种Ti₂AlNb合金的直接扩散焊接方法，通过对Ti₂AlNb合金表面预先打磨，使用Sa、Sz表征样品表面质量，打磨后样品表面的Sa为0.5～0.7μm，Sz为7～9μm，经清理装配后进行真空扩散焊接。本发明通过使用表面粗糙度较大的样品，利用样品表面塑性变形及再结晶来促进连接面处孔洞的愈合，减少了对元素扩散的依赖，进而获得了高质量的焊接接头。同时使用机器打磨后的样品直接进行焊接，保证了样品表面质量的统一性，实现了焊接工艺的稳定性，提高了焊接效率。最终获得的焊件抗拉强度和延伸率可分别达到母材的95％和70％。

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合金的直接扩散焊接方法。

背景技术

Ti₂AlNb基合金是以正交结构O相为基础的一类金属间化合物材料的统称，其密度约为5.3g/cm³，可在650℃～750℃下长期服役，并且具有良好的综合力学性能和工艺性能。使用Ti₂AlNb基合金代替镍基高温合金作为航空发动机的高温结构件，可显著减轻发动机的重量，提高发动机的推重比，我国新一代航空发动机多个部位的重要零部件均选用了该材料。相比于其它连接方法，固态扩散焊工艺简单且不涉及到材料的熔化，不会形成气孔等凝固缺陷，同时不会产生性能显著下降的热影响区，在某些特定工艺要求下，扩散焊有着不可取代的地位。

为促进连接面处原子的扩散，获得良好的焊接效果，目前报道的直接扩散焊对样品表面光滑度要求很高。一般通过人工打磨来实现样品表面尽可能的光滑，这不仅提高了工艺成本而且增加了工艺的不稳定性。对于Ti₂AlNb合金而言，作为一种金属间化合物，其本身熔点较高且强化相O相为有序结构，固态下元素扩散十分困难，这就增加了此类材料直接扩散焊的难度，很难单纯依靠连接面处的原子扩散实现良好的焊接质量。

发明内容

本发明针对现有同种材料焊接技术的缺陷和不足，提出一种Ti₂AlNb合金的直接扩散焊接方法，通过使用表面粗糙度较大的样品，利用样品表面塑性变形及再结晶来促进连接面处孔洞的愈合，减少了对元素扩散的依赖，进而获得了高质量的焊接接头。同时使用机器打磨后的样品直接进行焊接，保证了样品表面质量的统一性，实现了焊接工艺的稳定性，提高了焊接效率。最终获得的焊件抗拉强度和延伸率可分别达到母材的95％和70％。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种Ti₂AlNb合金的扩散焊接方法，通过对Ti₂AlNb合金表面预先打磨，使用Sa、Sz表征样品表面质量，打磨后样品表面的Sa为0.5～0.7μm，Sz为7～9μm，经清理装配后进行真空扩散焊接。

所述的Sa、Sz为表征样品表面质量的参数，其中：Sa代表距表面平均面的高度绝对值的算术平均数，Sz代表表面最高点与最低点的距离。

所述的Sa、Sz是通过使用白光干涉激光显微系统对样品表面进行三维成像后分析所得。

所述的真空扩散焊接包括真空加热、加压和高温焊接三个阶段，具体为：在真空度达到10^-3Pa的环境下先以10℃/min的速度升温到300℃，保温30min后，再以10℃/min速度升温到600℃，再保温30min后，对Ti₂AlNb合金表面施加预定压力(40-60MPa)，随后以5℃/min的速度升温至焊接温度(960-980℃)，保温至规定时间(150-210min)后撤销压力，随炉冷却至室温。

所述的真空扩散焊接，整个连接过程中，试样均处于高真空状态。

所述的真空扩散焊接，为防止焊接过程中试样失稳倾倒，使用扩散焊工装对待焊工件进行组装固定。

所述的清理，优选采用丙酮进行超声清洗后烘干。