Ti2AlNb基合金固態(tài)擴(kuò)散連接工藝研究.pdf

1、Ti2AlNb基合金具有較高的比強(qiáng)度、抗氧化性、無(wú)磁性、斷裂韌性等優(yōu)點(diǎn)，可在600～800℃長(zhǎng)時(shí)間使用、1000℃以上短時(shí)間使用，成為最具潛力的新型輕質(zhì)航空航天高溫結(jié)構(gòu)材料，焊接技術(shù)是此類合金推進(jìn)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文采用真空擴(kuò)散連接方法，研究Ti2AlNb基合金同種材料和Ti2AlNb/TA15異種材料不加中間層的直接固態(tài)擴(kuò)散連接工藝。
　　利用SEM、拉伸試驗(yàn)分析手段，對(duì)Ti2AlNb基合金同種材料的擴(kuò)散結(jié)合界面進(jìn)行組織及性能分

2、析，研究連接溫度、連接壓力和保溫時(shí)間對(duì)連接接頭質(zhì)量的影響，確定合適的工藝參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溫度為950℃時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度最大且斷口由大量等軸狀韌窩組成;增大連接壓力有利于界面冶金結(jié)合，但實(shí)際中希望壓力盡可能小;保溫時(shí)間決定擴(kuò)散層深度，保溫時(shí)間為120min時(shí)，連接面實(shí)現(xiàn)了良好的冶金結(jié)合。確定了較佳擴(kuò)散連接工藝規(guī)范為連接溫度950℃，連接壓力10～15MPa，保溫時(shí)間120min。
　　采用SEM、EDS、XRD測(cè)試分析手段，

3、研究不同工藝參數(shù)下Ti2AlNb/TA15的擴(kuò)散界面結(jié)合狀態(tài)和組織結(jié)構(gòu)等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，升高連接溫度和延長(zhǎng)保溫時(shí)間，界面擴(kuò)散層的深度增加，且溫度的影響作用大于連接壓力;擴(kuò)散層處元素的重新分布使擴(kuò)散層處的組織區(qū)別于母材，XRD結(jié)果表明，Ti2AlNb基合金斷口處顯微組織中α2相增多，B2相和O相減少，TA15合金斷口處α相含量減少，β相含量增多，還有一部分B2相、O相和α2相存在;當(dāng)溫度為940℃，保溫時(shí)間150min，連接壓力10MPa

4、時(shí)可獲得良好的擴(kuò)散連接接頭，擴(kuò)散層深度達(dá)30μm。對(duì)940℃，10MPa條件下Ti2AlNb/TA15擴(kuò)散接頭的殘余應(yīng)力分布進(jìn)行有限元分析，結(jié)果表明，接頭徑向殘余應(yīng)力為Ti2AlNb一側(cè)受拉應(yīng)力，最大值為105.1MPa，TA15一側(cè)受壓應(yīng)力，最大值為-99.97MPa;軸向殘余應(yīng)力主要分布在接頭邊緣區(qū)域，最大拉應(yīng)力為55.84MPa，最大壓應(yīng)力為88.7MPa。
　　采用分子動(dòng)力學(xué)方法，構(gòu)建O相及B2相晶體擴(kuò)散行為的計(jì)算模型，對(duì)