CN102151981A - 一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法 - Google Patents

一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102151981A
CN102151981A CN 201110109009 CN201110109009A CN102151981A CN 102151981 A CN102151981 A CN 102151981A CN 201110109009 CN201110109009 CN 201110109009 CN 201110109009 A CN201110109009 A CN 201110109009A CN 102151981 A CN102151981 A CN 102151981A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tial
base alloy
tial base
paper tinsel
intermediate layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201110109009
Other languages
English (en)
Inventor
曹健
宋晓国
司国栋
冯吉才
张丽霞
窦冬柏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN 201110109009 priority Critical patent/CN102151981A/zh
Publication of CN102151981A publication Critical patent/CN102151981A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，涉及一种TiAl基合金连接方法。本发明是要解决目前通过钎焊获得的TiAl合金接头高温强度低，且连接过程中引入TiAl合金母材所没有的杂质元素而使接头抗腐蚀和氧化等性能恶化的问题。方法：一、将TiAl基合金加工成所需的尺寸；二、将TiAl基合金连接面采用砂纸打磨后抛光，放入丙酮中超声清洗；三、将Al箔置于连接面之间，施加压力，放置于真空加热炉中焊接，加热、保温，冷却至室温，即完成TiAl基合金连接。本发明方法连接的TiAl基合金的焊缝或者接头能在600～800℃的高温下使用，避免在焊接过程中引入其它杂质。应用于TiAl基合金连接技术领域。

Description

一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法
技术领域
本发明涉及一种TiAl基合金连接方法。
背景技术
TiAl基合金是一种新型轻质的高温结构材料，密度不到镍基高温合金的50％，具有轻质、高比强、高比刚、耐蚀、耐磨、耐高温以及优异的抗氧化性等优点，并具有优异的室温及高温力学性能，在当代航空航天、兵器工业以及汽车工业等领域作为代替某些高温合金和钛合金的候选高温材料之一，具有重要的工程化应用潜力。
TiAl基合金的焊接是其获得广泛应用的重要前提和保证。然而，由于TiAl基合金的本质脆性及其低的室温塑性，导致采用熔焊方法焊接TiAl合金时难以避免结晶裂纹、冷裂纹等缺陷，很难获得无缺陷的焊接接头。采用钎焊获得的TiAl合金接头具有以下不足：(1)采用Al基钎料获得TiAl合金接头，钎料厚度较厚且钎焊温度较低，接头使用温度不高(不超过500℃)且强度较低，难以发挥TiAl基合金的高温应用优势；(2)采用Ni基、Ti基等钎料获得的钎焊接头虽然具有一定高温强度，可以在高温下使用，但是在焊接过程中引入了其它杂质元素而使其性能恶化，钎焊接头中较易形成Ti、Ni、Al二元或三元脆性金属间化合物，降低钎焊接头韧性；(3)钎料中降熔元素(如Si、B等)向TiAl母材的扩散必然引起母材性能的改变，容易引起接头区域抗腐蚀及氧化性能的下降。
发明内容
本发明是要解决目前通过钎焊获得的TiAl合金接头高温强度低，且连接过程中引入TiAl合金母材所没有的杂质元素而使接头抗腐蚀和氧化等性能恶化的问题，提供一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法。
本发明一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，按以下步骤进行：一、将TiAl基合金用线切割加工成所需的尺寸，得到待焊的TiAl基合金；二、将待焊的TiAl基合金的连接面采用砂纸打磨后抛光，然后将连接面放入丙酮中超声清洗5～10min；三、然后将厚度为15～25μm的Al箔置于待焊的TiAl基合金的连接面之间，施加0.01～0.1MPa的压力，放置于真空加热炉中焊接，当真空加热炉中真空度达到1×10-3～2×10-2Pa后开始通电加热，加热速度为30～50℃/min，加热至1100～1200℃后在该温度下保温4～8h，之后以5～10℃/min的冷却速度冷却至室温，即完成TiAl基合金连接。
本发明的优点如下：
1、本发明使用较薄的Al箔(Al箔厚度仅为15～25μm)保证了连接过程中形成的液态铝能够通过扩散完全进入TiAl基合金，无残余金属Al，保证接头区域合金元素的均匀化，最终实现无缝焊接；
2、本发明在较高的温度下(1100～1200℃)连接有助于Al的扩散，较高的等温扩散温度为接头的高温使用提供了保障，通过该方法连接的TiAl基合金的焊缝或者接头能在600～800℃的高温下使用；
3、本发明采用Al作中间层避免了TiAl基合金在焊接过程中引入其它杂质元素恶化其性能，保证了连接前后TiAl基合金成分、性能等的稳定；
4、本发明可以利用普通真空加热设备实现TiAl基合金的高质量连接，降低了对连接设备的要求；本发明的焊接质量稳定，接头具有与母材相当的室温及高温强度，并且工艺简单、可操作性强；本发明TiAl基合金经浇注后要在1100～1200℃范围内进行均匀化扩散退火，如此便可将均匀化扩散退火+焊接在同一工序内完成，降低能耗，节约成本。
附图说明
图1为具体实施方式十二中待焊的TiAl基合金的装配示意图；图2为具体实施方式十二获得的TiAl基合金接头界面组织结构背散射电子照片。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，按以下步骤进行：一、将TiAl基合金用线切割加工成所需的尺寸，得到待焊的TiAl基合金；二、将待焊的TiAl基合金的连接面采用砂纸打磨后抛光，然后将连接面放入丙酮中超声清洗5～10min；三、然后将厚度为15～25μm的Al箔置于待焊的TiAl基合金的连接面之间，施加0.01～0.1MPa的压力，放置于真空加热炉中焊接，当真空加热炉中真空度达到1×10-3～2×10-2Pa后开始通电加热，加热速度为30～50℃/min，加热至1100～1200℃后在该温度下保温4～8h，之后以5～10℃/min的冷却速度冷却至室温，即完成TiAl基合金连接。
本实施方式使用较薄的Al箔保证了连接过程中形成的液态铝能够通过扩散完全进入TiAl基合金，无残余金属Al，保证接头区域合金元素的均匀化，最终实现无缝焊接；本实施方式在较高的温度下(1100～1200℃)连接有助于Al的扩散，更主要的是通过该方法连接的TiAl基合金的焊缝或者接头能在600～800℃的高温下使用，较高的等温扩散温度为接头的高温使用提供了保障；本实施方式采用Al作中间层避免了TiAl基合金在焊接过程中引入其它杂质元素恶化其性能，保证了连接前后TiAl基合金成分、性能等的稳定；本实施方式可以利用普通真空加热设备实现TiAl基合金的高质量连接，降低了对连接设备的要求；本发明的焊接质量稳定，接头具有与母材相当的室温及高温强度，并且工艺简单、可操作性强；本实施方式TiAl基合金经浇注后要在1100～1200℃范围内进行均匀化扩散退火，如此便可将均匀化扩散退火+焊接在同一工序内完成，降低能耗，节约成本。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中将连接面放入丙酮中超声清洗8min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤三中将厚度为18～23μm的Al箔置于待焊的TiAl基合金的连接面之间。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤三中将厚度为20μm的Al箔置于待焊的TiAl基合金的连接面之间。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中施加0.03～0.08MPa的压力。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中施加0.05MPa的压。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三中当真空加热炉中真空度达到1×10-2Pa后开始通电加热。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中加热速度为40℃/min。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三中加热至1150℃。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中保温7h。其它与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤三中以8℃/min的冷却速度冷却至室温。其它与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，按以下步骤进行：一、将Ti-45Al-8Nb-(W.B.Y)合金用线切割加工成20mm×8mm×3mm和4mm×4mm×2mm尺寸，得到待焊的TiAl基合金；二、将待焊的TiAl基合金的连接面采用砂纸打磨后抛光，然后将连接面放入丙酮中超声清洗5min；三、然后将厚度为20μm的Al箔置于待焊的TiAl基合金的连接面之间，施加0.05MPa的压力，按照图1所示装配好后放置于真空加热炉中焊接，当真空加热炉中真空度达到1×10-2Pa后开始通电加热，加热速度为40℃/min，加热至1200℃后在该温度下保温6h，之后以5℃/min的冷却速度冷却至室温，即完成TiAl基合金连接。
本实施方式获得的TiAl基合金接头界面组织结构背散射电子照片如图2所示，由图2可以看出，采用本实施方式的方法获得了完整的高质量TiAl接头，无明显焊缝存在，实现了TiAl的无缝连接。经测试，接头的室温平均抗剪切强度达到320MPa左右，700℃时平均抗剪切强度达到205MPa。

Claims (9)

1.一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，其特征在于采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，按以下步骤进行：一、将TiAl基合金用线切割加工成所需的尺寸，得到待焊的TiAl基合金；二、将待焊的TiAl基合金的连接面采用砂纸打磨后抛光，然后将连接面放入丙酮中超声清洗5～10min；三、然后将厚度为15～25μm的Al箔置于待焊的TiAl基合金的连接面之间，施加0.01～0.1MPa的压力，放置于真空加热炉中焊接，当真空加热炉中真空度达到1×10-3～2×10-2Pa后开始通电加热，加热速度为30～50℃/min，加热至1100～1200℃后在该温度下保温4～8h，之后以5～10℃/min的冷却速度冷却至室温，即完成TiAl基合金连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，其特征在于步骤三中将厚度为18～23μm的Al箔置于待焊的TiAl基合金的连接面之间。
3.根据权利要求1所述的一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，其特征在于步骤三中将厚度为20μm的Al箔置于待焊的TiAl基合金的连接面之间。
4.根据权利要求1或2所述的一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，其特征在于步骤三中施加0.03～0.08MPa的压力。
5.根据权利要求4所述的一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，其特征在于步骤三中当真空加热炉中真空度达到1×10-2Pa后开始通电加热。
6.根据权利要求5所述的一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，其特征在于步骤三中加热速度为40℃/min。
7.根据权利要求6所述的一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，其特征在于步骤三中加热至1150℃。
8.根据权利要求7所述的一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，其特征在于步骤三中保温7h。
9.根据权利要求8所述的一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法，其特征在于步骤三中以8℃/min的冷却速度冷却至室温。
CN 201110109009 2011-04-28 2011-04-28 一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法 Pending CN102151981A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110109009 CN102151981A (zh) 2011-04-28 2011-04-28 一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110109009 CN102151981A (zh) 2011-04-28 2011-04-28 一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102151981A true CN102151981A (zh) 2011-08-17

Family

ID=44433835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110109009 Pending CN102151981A (zh) 2011-04-28 2011-04-28 一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102151981A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102335791A (zh) * 2011-09-07 2012-02-01 南昌大学 一种形成金属间化合物颗粒增强焊缝的TiAl合金钎焊方法
CN102581467A (zh) * 2012-02-24 2012-07-18 华北电力大学 一种钛铝基合金和钛合金的异种金属等强度接头连接方法
CN105016763A (zh) * 2015-07-27 2015-11-04 大连理工大学 一种TiAl基合金与Ti3SiC2陶瓷的连接方法
CN105798449A (zh) * 2016-05-24 2016-07-27 哈尔滨工业大学（威海） 一种采用复合金属箔扩散连接高铌TiAl合金的方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02200382A (ja) * 1989-01-30 1990-08-08 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ＴｉＡｌ系合金の接合方法
JPH04367382A (ja) * 1991-06-13 1992-12-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高強度ＴｉＡｌ接合体及びその接合法
US5322740A (en) * 1985-05-16 1994-06-21 Rockwell International Corporation Solid state joint between aluminum alloys and/or magnesium alloys, and a method of making same
JPH06321647A (ja) * 1993-05-10 1994-11-22 Isuzu Motors Ltd セラミックスとニッケルとの接合方法
JPH07164592A (ja) * 1993-12-15 1995-06-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ハイブリッド複合材料及びその製造方法
EP0650798B1 (en) * 1993-10-28 1998-02-11 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Method of joining titanium-aluminum intermetallic compounds
JP2000015448A (ja) * 1998-06-29 2000-01-18 Nippon Yuteku Kk チタンとアルミニウムとの接合方法
US6173886B1 (en) * 1999-05-24 2001-01-16 The University Of Tennessee Research Corportion Method for joining dissimilar metals or alloys
JP3187876B2 (ja) * 1991-09-13 2001-07-16 日本発条株式会社 少なくとも一部が金属間化合物からなる複合材の接合方法
JP2001259861A (ja) * 2000-03-16 2001-09-25 Kiyotaka Matsuura アルミナイド系金属間化合物製第１部材と金属製第２部材との接合方法
JP2004209490A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Neomax Co Ltd 溶接構造用クラッド材およびそのクラッド材を用いた溶接構造部材
CN1943956A (zh) * 2006-09-28 2007-04-11 山东大学 一种钛与铝异种有色金属的扩散连接方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5322740A (en) * 1985-05-16 1994-06-21 Rockwell International Corporation Solid state joint between aluminum alloys and/or magnesium alloys, and a method of making same
JPH02200382A (ja) * 1989-01-30 1990-08-08 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ＴｉＡｌ系合金の接合方法
JPH04367382A (ja) * 1991-06-13 1992-12-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高強度ＴｉＡｌ接合体及びその接合法
JP3187876B2 (ja) * 1991-09-13 2001-07-16 日本発条株式会社 少なくとも一部が金属間化合物からなる複合材の接合方法
JPH06321647A (ja) * 1993-05-10 1994-11-22 Isuzu Motors Ltd セラミックスとニッケルとの接合方法
EP0650798B1 (en) * 1993-10-28 1998-02-11 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Method of joining titanium-aluminum intermetallic compounds
JPH07164592A (ja) * 1993-12-15 1995-06-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ハイブリッド複合材料及びその製造方法
JP2000015448A (ja) * 1998-06-29 2000-01-18 Nippon Yuteku Kk チタンとアルミニウムとの接合方法
US6173886B1 (en) * 1999-05-24 2001-01-16 The University Of Tennessee Research Corportion Method for joining dissimilar metals or alloys
JP2001259861A (ja) * 2000-03-16 2001-09-25 Kiyotaka Matsuura アルミナイド系金属間化合物製第１部材と金属製第２部材との接合方法
JP2004209490A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Neomax Co Ltd 溶接構造用クラッド材およびそのクラッド材を用いた溶接構造部材
CN1943956A (zh) * 2006-09-28 2007-04-11 山东大学 一种钛与铝异种有色金属的扩散连接方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102335791A (zh) * 2011-09-07 2012-02-01 南昌大学 一种形成金属间化合物颗粒增强焊缝的TiAl合金钎焊方法
CN102335791B (zh) * 2011-09-07 2013-03-13 南昌大学 一种形成金属间化合物颗粒增强焊缝的TiAl合金钎焊方法
CN102581467A (zh) * 2012-02-24 2012-07-18 华北电力大学 一种钛铝基合金和钛合金的异种金属等强度接头连接方法
CN102581467B (zh) * 2012-02-24 2015-06-24 华北电力大学 一种钛铝基合金和钛合金的异种金属等强度接头连接方法
CN105016763A (zh) * 2015-07-27 2015-11-04 大连理工大学 一种TiAl基合金与Ti3SiC2陶瓷的连接方法
CN105798449A (zh) * 2016-05-24 2016-07-27 哈尔滨工业大学（威海） 一种采用复合金属箔扩散连接高铌TiAl合金的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102581573B (zh) 一种热喷涂预置钎料热轧制备复合板的方法
CN104439590B (zh) 一种6061铝合金和az31b镁合金的钎焊工艺
CN104084658B (zh) 一种镁合金与钢的接触反应扩散钎焊连接方法
CN100467186C (zh) 一种镁与铝异种金属间的快速扩散焊连接方法
CN107010849B (zh) 钼组玻璃与可伐合金的激光焊接工艺方法
CN103084714B (zh) 一种钛合金与纯铝薄板的激光预处理填丝tig焊接方法
CN100532330C (zh) 一种低温活性真空扩散连接陶瓷的方法
CN102744502A (zh) Ta15钛合金与奥氏体不锈钢的填丝钨极氩弧焊工艺
CN102151981A (zh) 一种采用Al箔作中间层实现TiAl基合金连接的方法
CN111347147B (zh) 一种钨与热沉材料的热等静压连接方法
CN105331955A (zh) 一种钛合金表面处理工艺
CN101972875A (zh) 钨钛合金靶材焊接方法
CN101992331B (zh) 超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的真空钎焊工艺
CN112620850A (zh) 一种石墨与不锈钢的高温钎焊连接方法
CN102205457B (zh) 一种适合Ti3Al基合金与钛合金的氩弧焊方法
CN109604865A (zh) 用于连接TiAl合金与Ni基高温合金的锆基钎料
Guo et al. Forming and tensile fracture characteristics of Ti-6Al-4V and T2 Cu vacuum electron beam welded joints
CN109500554B (zh) 一种不锈钢-镁合金复合板及其制备方法
CN105965176B (zh) 用于钎焊钨铜合金与不锈钢的Ni基急冷钎料及钎焊工艺
CN104028892A (zh) 一种适用于铝合金的激光焊接方法
TWI465308B (zh) Aluminum alloy welding method
CN101722344A (zh) 液压轴向柱塞泵缸体球墨铸铁与铜合金的钎焊方法
CN105149769B (zh) 叠层复合中间层的设计引入使镁合金与铝合金连接的方法
CN106563887A (zh) 一种三步法四界面体系的异质材料接头结构及其连接方法
CN103084716A (zh) 钛-铝微叠层复合材料的脉冲熔化极气体保护焊工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110817