Ti2AlNb基合金固態(tài)擴散連接工藝研究.pdf

1、Ti2AlNb基合金具有較高的比強度、抗氧化性、無磁性、斷裂韌性等優(yōu)點，可在600～800℃長時間使用、1000℃以上短時間使用，成為最具潛力的新型輕質(zhì)航空航天高溫結構材料，焊接技術是此類合金推進應用的關鍵環(huán)節(jié)。本文采用真空擴散連接方法，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)擴散連接工藝。
　　利用SEM、拉伸試驗分析手段，對Ti2AlNb基合金同種材料的擴散結合界面進行組織及性能分

2、析，研究連接溫度、連接壓力和保溫時間對連接接頭質(zhì)量的影響，確定合適的工藝參數(shù)。實驗結果表明，當溫度為950℃時，合金的抗拉強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合，但實際中希望壓力盡可能小;保溫時間決定擴散層深度，保溫時間為120min時，連接面實現(xiàn)了良好的冶金結合。確定了較佳擴散連接工藝規(guī)范為連接溫度950℃，連接壓力10～15MPa，保溫時間120min。
　　采用SEM、EDS、XRD測試分析手段，

3、研究不同工藝參數(shù)下Ti2AlNb/TA15的擴散界面結合狀態(tài)和組織結構等。實驗結果表明，升高連接溫度和延長保溫時間，界面擴散層的深度增加，且溫度的影響作用大于連接壓力;擴散層處元素的重新分布使擴散層處的組織區(qū)別于母材，XRD結果表明，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;當溫度為940℃，保溫時間150min，連接壓力10MPa

4、時可獲得良好的擴散連接接頭，擴散層深度達30μm。對940℃，10MPa條件下Ti2AlNb/TA15擴散接頭的殘余應力分布進行有限元分析，結果表明，接頭徑向殘余應力為Ti2AlNb一側受拉應力，最大值為105.1MPa，TA15一側受壓應力，最大值為-99.97MPa;軸向殘余應力主要分布在接頭邊緣區(qū)域，最大拉應力為55.84MPa，最大壓應力為88.7MPa。
　　采用分子動力學方法，構建O相及B2相晶體擴散行為的計算模型，對