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题鬃述
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Ti-A?金属间化合物国内连接研究进展
Reseach Progress offli-al ntemetalli Compound Domestic Connections
文/天津航天长征火箭制造有限公司毕海娟赵瑞峰杜正勇邓利芬肖宏
摘要:本文综述了国内外T-?金属间化合物的制备工艺与连接工艺研究现状。目前国内外主要
采用铸造技术(包括精密铸造成型、定向凝固技术、高洁净度熔炼等)和粉末冶金制备等方法对
Ti-?金属间化合物进行制备研究,尚未形成成熟的制备工艺。国内针对T-A金属间化合物的连
接研究尚不深入,主要集中在钎焊、真空扩散焊、电子束焊、激光焊等连接技术上。部分研究者
采用氩弧焊和自蔓延延烧合成(SHS)法针对T-?金属间化合物进行了连接研究。
关键词:T-A金属间化合物;扩散焊;电子束焊;激光焊
前言
广泛的开发应用前景。
轻质耐高温结构材料是近年来材料学科的
研究热点,在航空航天和汽车领域具有重要的2Ti/A金属间化合物的连接技术
应用价值。i-A1金属间化合物的特点是金属键
置i-A金属间化合物的连接问题成为近来焊
和共价键共存,兼具金属与陶瓷的性能,如高接领域的研究热点。迄今为止国内外主要采用
熔点、低密度、高弹性模量、高温强度高(700固相连接方法进行T-AI金属间化合物自身的连
900℃)、阻燃能力好和抗氧化性强等优点,是接以及与其他金属的连接。尽管钎焊、扩散焊
种具有广泛应用前景的新型轻质航空航天用与熔焊相比具有其自身的优越性,但也存在其
耐高温结构材料,在很多方面可以替代价格昂固有的缺陷,如接头强度比较低、耐热性能较
贵的阻燃性雷基合金部件。目前T-Al金属间化差,并且由于较多地采用搭接接头,增大了结
合物主要应用于航空航天及汽车领域,如发动构质量和母材的消耗等。
机用高压压缩机叶片、低压涡轮、过渡导管梁、2.1TiA金属间化合物的钎焊连接
排气阀、喷嘴等部件。T-A金属间化合物系中
近几年来,T-Al金属间化合物的钎焊连接
A、TiA具有比强度、比模量高,高温蠕变强一直是众多研究者的研究热点。由于T-A金属
度高和抗氧化性好等优点,作为一种新型高温间化合物的本征脆性,采用熔焊方法进行T、
结构材料在航空、航天、军事及民用领域具有?金属间化合物的连接时容易出现较多问题
作者简介:毕海娟(1983-),女,助理工程师,2011年毕业于兰州理工大学,主要从事航天材料检测研究。
J-10现代焊接2014年第3期总第135期
题述
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(b)
Stainless I: 1
Stainless
(
Ti-cu filler
Steel
Ti-cu filler
3
5
Ti-cu filler
Porous Tial
Porous Tial
1添加Ti-Cu钎料的钎焊接头显微组织
熔焊焊接性较差,主要表现在:①有较大的焊从而降低接头的性能。应当充分考虑这一点,
接热裂纹倾向;②焊缝金属经过重结晶后组织制定合理的扩散连接工艺。
与原有的基体组织存在很大的差异,降低了焊
湘潭大学罗致春等采用真空扩散连接(DB)
接件的力学性能"。为此,国内许多研究者针和真空超塑扩散连接( SPF/DB)方法,进行T
对T-A金属间化合物进行了真空扩散钎焊的研-Al金属间化合物与异种合金(T6A-4V、40o
究,为Ti-A金属间化合物进一步应用于国钢和V基合金)固态连接的研究。结果表明,真
防、石化等工业中提供了理论基础。
空扩散连接(或超塑扩散连接)能实现T-A金
哈尔滨工业大学李玉龙等采用高频感应属间化合物与异种合金高质量的连接,接头的
加热的方式,在Ar气保护条件下,采用Ag-Cu-显微组织如图2所示。扩散连接过程中,在扩散
T钎料实现了T-AN金属间化合物与40Cr钢的钎焊层产生的脆性相是导致焊件断裂发生在界面处
连接。研究表明,在T-A金属间化合物与40Cr的主要原因,采用中间层可有效避免脆性相的
钢的钎焊界面上有TCuA2、Ag,s、TC等反应生成;而采用激光表面快凝处理,在拟连接表
相生成,接头的抗拉强度及断裂位置受保温时面获得细晶组织,可在较低温度下实现T-A金
间影响较大
属间化合物与异种合金的超塑扩散连接
中南大学周群等采用T-Cu混合粉末做为
中国兵器工业第五二研究所李云等采用
钎料,对多孔TI-l金属间化合物与434L不锈钢添加TA2钛合金中间扩散层的方法对T-A金属间
进行了真空扩散钎焊研究。发现采用T-Cu粉末化合物与42CMb钢进行了真空扩散连接研究。发
可以实现此类异种材料之间的连接,形成的接现两侧母材均与TA2钛合金中间层发生了扩散反
头界面结构依次为多孔TA、T、Al+Ti,Cu、TCu应,生成了复杂的组织。采用加入中间层的真
+TiCu、富T层、富Fe层及不锈钢。接头的显微空扩散连接T-A1金属间化合物与42CrMo钢具有
组织如图1所示,连接件的室温抗拉强度可达良好的焊接性。焊缝显微组织如图3所示。
65MPa。
2.3TiA?金属间化合物的熔焊连接
2.2TiA金属间化合物的扩散焊连接
目前对于T、Al金属间化合物的熔焊研究主
要实现T-A金属间化合物与其他材料的连要集中在电子束深熔焊和激光焊接等高能束流
接是很难的,除了采用钎焊方法之外,直接扩焊接上。钛铝基金属间化合物的焊接性不存在
散连接也是途径之一。扩散焊连接T-Al金属间本质上不可焊的问题。但无论采用何种熔焊方
化合物时,由于加热时间长,不同材料的反应法连接,此类合金焊接接头的组织和性能一般
时间充足,很有可能产生大量的脆性化合物,是不理想的。焊缝和热影响区组织很容易发生
现代焊接2014年第3期总第135期J-11