TiAl合金瞬时液相扩散连接界面组织及力学性能研究

摘要

TiAl合金因其低密度、高温力学性能良好等优点，在航空航天等领域有着广泛的应用前景。然而TiAl合金在其实际应用的过程中由于具有室温塑性差及难于成形等缺点，因此必然会遇到TiAl合金自身及其与其它材料之间的连接问题。瞬间液相扩散连接技术具有钎焊和固相扩散焊的优点，既可以进行高强度低脆性的焊接，又不需要较高的压力，且连接效率较高，因此是完成连接TiAl合金最为理想的工艺。本文采用不同的中间层元素，对TiAl合金本身之间及其与不锈钢异种材料之间进行了TLP连接，研究不同中间层、连接温度和时间对连接件界面组织及其力学性能的影响，其主要研究内容与结论如下：
　　(1)设计并制备了Cu46Zr46Al8非晶合金，以其为中间层，研究连接温度与保温时间对TiAl合金瞬间液相扩散连接界面组织与力学性能的影响。结果表明：连接件界面组织分层明显，在900℃下保温30min得到性能最佳的连接件，其剪切强度为80.4 MPa。
　　(2)以Ti86.5Nb7.5Mo4Sn2/Cu为中间层，研究连接温度对TiAl合金瞬间液相扩散连接界面组织及其力学性能的影响。结果表明：当连接温度较低时元素扩散不均匀，界面组织出现分层现象；提高连接温度，界面组织趋于均匀。在1100℃下保温30min下实现了TiAl合金最佳的连接，其强度达到母材的73％。
　　(3)以Cu46Zr46Al8/Ni为中间层，对TiAl合金与不锈钢异种材料之间的连接，研究连接温度对连接件界面组织及其力学性能的影响。结果表明：连接件界面组织分层明显，且在1000℃与1150℃时，靠近TiAl母材侧的扩散层中有明显的裂纹出现。在1100℃下保温30min获得了性能最佳的连接件。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 TiAl合金常用的焊接方法

1.3 瞬时液相扩散连接的原理

1.4 瞬时液相扩散连接的主要过程[45]

1.5 瞬时液相扩散连接的关键技术

1.6 选题意义及研究内容

第2章 非晶中间层与TiAl基体的制备及表征

2.1 非晶中间层与TiAl基体的制备

2.2 非晶中间层与TiAl基体的组织表征

2.3 本章小结

第3章 Cu基非晶为中间层TiAl合金瞬时液相扩散连接

3.1 引言

3.2 连接件的制备及性能表征方法

3.3 连接件的显微组织及形成机理

3.4 连接件的力学性能及其与连接工艺的关系

3.5 本章小结

第4章 Ti86.5Nb7.5Mo4Sn2/Cu为中间层TiAl合金瞬时液相扩散连接

4.1 引言

4.2 连接件的制备及性能表征方法

4.3 连接件的显微组织及形成机理

4.4 连接件的力学性能及其与连接工艺的关系

4.5 本章小结

第5章 Cu46Zr46Al8/Ni为中间层TiAl合金与不锈钢瞬时液相扩散连接

5.1 引言

5.2 连接件的制备及性能表征方法

5.3 连接件的显微组织及形成机理

5.4 连接件的力学性能及其与连接工艺的关系

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间已发表的学术论文