金属间化合物的固相焊接研究现状.pdf

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1、论坛FORUM金属间化合物的固相焊接*研究现状ResearchStatusofSolid-StateWeldingonIntermetallics西北工业大学凝固技术国家重点实验室索娟娣李文亚近年来,在工程中受到大量关注的金属间化合物主要是Ni-Al系、Ti-Al系及Fe-Al系的A3B和AB型金属间化合物。然而在实际工程应用中，该类合金的焊接方法还存在很大的问题与挑战，目前国内外关于3类金属间化合物的焊接研究已有较多相关报道。本文主要综述了最常用的TiAl系及FeAl系金属间化合物的固相焊接技术，包括扩散焊和摩擦焊接。[1]高温性能。金属间化合物具有长程有

2、序的超点阵结构，晶体中金属键TiAl金属间化合物固相索娟娣焊接技术硕士研究生，材料加工工程专业，和共价键共存，故同时具有金属的韧主要从事钛合金线性摩擦焊接头组织与性及陶瓷的高温性能，是最具有发展与其他金属间化合物相比，性能研究，2014年在MaterialsScience潜力的新一代航空航天发动机用高Ti-Al系金属间化合物具有密度低、andEngineeringA上发表论文1篇。[2]温结构材料。近年来,在工程中比强度高、弹性模量高以及优异的抗受到大量关注的金属间化合物主要氧化性和耐腐蚀性等，从而成为航空是Ni-Al系、Ti-Al系及Fe-Al系的航天工业

3、中很有前途的结构材料。随着航空航天发动机对性能要A3B和AB型金属间化合物。然而在目前正在广泛研究和开发的Ti-Al求的不断提高，对高温结构材料的性实际工程应用中，该类合金的焊接方系金属间化合物主要有3种：Ti3Al能也提出了更高的要求，希望材料能法还存在很大的问题与挑战，目前国（α2）、TiAl（γ）和TiAl3（τ）。这够更轻、更强，有更高的抗腐蚀和耐内外关于3类金属间化合物的焊接里主要关注的是α2和γ钛铝合金研究已有较多相关报道。本文主要的焊接。*　国家自然科学基金（51005180）,霍英综述了最常用的TiAl系及FeAl系TiAl系金属间化合物与

4、镍基高东教育基金会高等院校青年教师基金金属间化合物的固相焊接技术，包括温合金相比可使质量减轻40%，在新（131052）,西北工业大学基础研究基金（JC201233）资助。扩散焊和摩擦焊接。一代航空航天发动机结构中具有广54航空制造技术·2014年第17期BondingTechnologyforLargeAircraft大飞机连接技术[2]泛的应用前景。美国已经将Ti3Al到细化，扩散焊过程可以在低温短[15]用于制造喷气涡轮发动机的尾喷燃时间内完成。随后Wu等研究了烧器，但因其室温塑性差、成形困难γ-TiAl基合金的超塑性扩散焊接，及制造成本高等缺点，从而

5、限制了其即在扩散焊接前利用激光表面熔凝孔洞[3-4]广泛应用。解决这些问题的有效技术和焊前预热方法对母材表面进办法是加入β稳定元素（如Nb、V、行处理，结果表明对材料进行这种预Mo等）进行合金化，其中以Nb的作处理后，扩散焊接过程会在接头形成用最为显著[5]。通过对TiAl金属间细枝晶结构或细化的等轴晶组织，这500μm化合物的深入研究，其原先存在的些组织正是低温下形成良好接头的（a）无氢室温延性低、热塑性变形能力差和关键，从而减少了加工成本并降低设850℃以上抗氧化能力不足等缺陷在备的复杂性，试验中得到的接头剪切一定程度上得到了相应的解决。因强度甚至可以达

6、到母材的82%。此，TiAl金属间化合物的工程应用为了进一步提高接头强度和韧反应层范围也在不断扩大。与此同时又遇性，有时会在焊接时加入中间层，这到了一个新的问题：在工程应用中样可以改善表面接触，促进塑性变形[16]要制成构件就碰到了连接问题，包括和扩散过程。周媛等研究了TiAl500μmTiAl合金自身的连接及与其他材料合金与高温合金的扩散焊，结果表明（b）氢质量分数为0.5%[17]的连接。目前已经有较多关于Ti3Al直接扩散焊接时，焊缝中存在大量未图1用氢化的Ti6Al4V作为中间层焊接TiAl基[6-10]基合金熔焊的报道，结果表明其焊合的孔洞，接头

7、室温剪切强度平均合金所得接头的显微照片可焊性存在2个较突出的问题：焊接值仅有16MPa；加入中间层后得到（T=850℃,P=15MPa,t=15min）热裂倾向严重；与基体相比，接头表了无缺陷的接头，接头的室温剪切强现出较低的力学性能。而且，任何熔度可达到125MPa，而且焊接温度和TiAl金属间化合物方面，英国焊接研焊工艺都不可避免地引入了间隙元压力有所降低，说明引入中间层对于究所的Threadgill贡献特别大，并且素，这些间隙元素一般都具有有害作扩散焊连接TiAl与高温合金异种材通过改变加工参数比较了α2基和[11][17][12]用。TiAl金属间化

8、合物在钎焊时，料是一种很有效的方法。He等γ基合金的