CN109332872A - 提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法 - Google Patents

提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109332872A
CN109332872A CN201811421403.8A CN201811421403A CN109332872A CN 109332872 A CN109332872 A CN 109332872A CN 201811421403 A CN201811421403 A CN 201811421403A CN 109332872 A CN109332872 A CN 109332872A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ti2alnb
alloy
diffusion
improving
sheet alloy
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
CN201811421403.8A
Other languages
English (en)
Inventor
付明杰
曾元松
韩秀全
许慧元
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.)
AVIC Manufacturing Technology Institute
Original Assignee
AVIC Manufacturing Technology Institute
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 AVIC Manufacturing Technology Institute filed Critical AVIC Manufacturing Technology Institute
Priority to CN201811421403.8A priority Critical patent/CN109332872A/zh
Publication of CN109332872A publication Critical patent/CN109332872A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • B23K20/023—Thermo-compression bonding
    • B23K20/026—Thermo-compression bonding with diffusion of soldering material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

本发明涉及焊接技术领域的提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法。该方法包括：表面改性处理，扩散焊接前对Ti2AlNb合金板材的表面组织进行改性处理，以增加表面塑性畸变层，以及使其表面组织的微观晶粒尺寸细化；扩散连接处理，将表面改性处理后的待连接的Ti2AlNb合金板材叠层，对其四周封焊并抽真空后，将Ti2AlNb合金板材的叠层结构在温度为950℃～980℃，压力为2.0MPa～3.0MPa的环境中完成扩散连接。采用表面改性的方法降低Ti2AlNb合金的连接温度和压力，可有效解决Ti2AlNb合金的固态扩散焊的工艺难度，从而提高了Ti2AlNb合金扩散连接焊合效率。

Description

提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法。
背景技术
Ti2AlNb是Ti-Al系合金中适合在650～750℃范围内使用的轻质高温结构材料，属于难变形合金。Ti2AlNb相比Ti3Al合金具有更高的强度和更好的塑韧性，具有优异的综合力学性能。但由于Ti2AlNb合金塑性低于传统钛合金，且对环境因素的影响特别敏感，采用常规的焊接方法焊接存在较大的困难，其焊接问题是其应用的难点。
目前，通常采用的连接方法有电子束焊接和固态扩散焊。其中，固态扩散焊接头具有与母材相当的力学性能和显微组织，该方法也是现有研究的热点。主要围绕着热压扩散连接、TLP连接(过渡液相连接)、带中间层的连接，还包括一些特定结构的扩散焊工艺方法改进等方面。然而对于Ti2AlNb合金板材的超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺而言，上述方法均不适用，原因是SPF/DB采用气压成形，并且气压不宜超过3.0MPa，而Ti2AlNb合金扩散连接温度高、压力大，若采用现有设备的额定气压则焊合率较低，不能满足超塑成形对接头强度的要求。另外，对于四层超塑成形/扩散连接结构，首先是外层成形和内层扩散，然后进行内层成形和内外层扩散，导致无论TLP还是加中间层的方法均不适用于Ti2AlNb合金板材的SPF/DB组合工艺。
因此，发明人提供了提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法。
发明内容
本发明实施例提供了提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法，采用对Ti2AlNb合金表面改性的方法，降低其连接温度和压力可有效解决该合金的固态扩散焊的工艺难度，提高了Ti2AlNb合金扩散连接焊合效率。
本发明的实施例提出了一种提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法，该方法包括：
表面改性处理，扩散焊接前对Ti2AlNb合金板材的表面组织进行改性处理，以增加表面塑性畸变层，以及使其表面组织的微观晶粒尺寸细化；
扩散连接处理，将表面改性处理后的待连接的Ti2AlNb合金板材叠层，对其四周封焊并抽真空后，将Ti2AlNb合金板材的叠层结构在温度为950℃～980℃，压力为2.0MPa～3.0MPa的环境中完成扩散连接。
进一步地，所述表面改性处理的方法包括，对Ti2AlNb合金板材的表面通过施加外力产生塑性变形而改性，以降低表面粗糙度和增加表面塑性畸变层。
进一步地，所述表面改性处理的方法包括，对Ti2AlNb合金板材的表面通过湿喷丸方法进行表面处理，使其表面组织产生塑性变形而改性。
进一步地，采用0.3mm的陶瓷丸，喷丸强度为0.1mmN～0.4mmN对Ti2AlNb合金板材进行湿喷丸。
进一步地，所述表面改性处理的方法还包括，对Ti2AlNb合金板材的表面通过超声滚压方法进行表面处理，使其表面组织产生塑性变形而改性。
进一步地，对Ti2AlNb合金板材的表面通过频率为15～25kHz的超声滚压方法进行表面处理。
进一步地，在所述表面改性处理后，所述扩散连接处理前，还需对经过塑性改性后的Ti2AlNb合金板材的表面进行除油、酸洗处理，以清洁其表面，酸洗液的硝酸体积百分比为40％～50％，氢氟酸体积百分比为10％，其余为水。
进一步地，所述表面改性处理的方法包括，对Ti2AlNb合金板材的表面通过重熔处理而改性，以降低表面粗糙度和将表面组织的微观晶粒尺寸细化。
进一步地，所述表面改性处理的方法还包括，采用强流脉冲电子束对Ti2AlNb合金板材的表面进行多次辐射的冶金处理方法改性，辐照次数为10～20次，能量密度为4J/cm2。
进一步地，在所述表面改性处理的方法前，对所用Ti2AlNb合金板材均进行表面除油、清洗，使其表面光洁，无污染。
综上，本发明基于原子扩散理论，采用表面改性的方法降低Ti2AlNb合金的连接温度和压力，可有效解决Ti2AlNb合金的固态扩散焊的工艺难度，通过表面改性的方法，增加表面微观组织的畸变能或微观组织缺陷和降低表面粗糙度，能够提高金属微粒扩散速度，从而提高了Ti2AlNb合金扩散连接焊合效率，进一步提高了扩散连接接头的质量。本发明的方法为Ti2AlNb合金的超塑成形/扩散连接组合工艺制备轻量化空心结构提供技术支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的一种提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了等同修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
由于Ti2AlNb合金扩散连接温度高、压力大，若采用现有设备的额定气压则焊合率较低，不能满足超塑成形对接头强度的要求。根据原子扩散理论，晶粒尺寸越细小，晶界面积越大，提供原子扩散的通道越多。本发明在此理论基础上，通过增加表面微观组织的畸变能或微观组织缺陷和降低表面粗糙度来提高Ti2AlNb合金扩散连接焊合率。
如图1是本发明实施例的一种提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法。该方法至少包括以下步骤S110～步骤S120：
步骤S110为表面改性处理，扩散焊接前对Ti2AlNb合金板材的表面组织进行改性处理，以增加表面塑性畸变层，以及使其表面组织的微观晶粒尺寸细化。
步骤S120为扩散连接处理，将表面改性处理后的待连接的Ti2AlNb合金板材叠层，对其四周封焊并抽真空后，将Ti2AlNb合金板材的叠层结构在温度为950℃～980℃，压力为2.0MPa～3.0MPa的环境中完成扩散连接。
本发明通过采用表面改性的方法，增加Ti2AlNb合金板材表面微观组织的畸变能或微观组织缺陷和降低表面粗糙度，降低了其连接温度和压力，能够有效解决Ti2AlNb合金的固态扩散焊的工艺难度，以提高Ti2AlNb合金扩散连接焊合效率，进一步提高了扩散连接接头的质量。
需要说明的是，参见图1所示，在所述表面改性处理的方法前，还需对所用Ti2AlNb合金板材均进行表面除油、清洗，使其表面光洁，无污染。
进一步地，作为一种可选实施例，步骤S110的表面改性处理方法包括，对Ti2AlNb合金板材的表面通过施加外力产生塑性变形而改性，以降低表面粗糙度和增加表面塑性畸变层。具体可以是对Ti2AlNb合金板材的表面通过湿喷丸方法进行表面处理，使其表面组织产生塑性变形而改性。在进行湿喷丸的方法进行表面处理时，可以采用0.3mm的陶瓷丸，喷丸强度为0.1mmN～0.4mmN对Ti2AlNb合金板材进行湿喷丸。
作为另一种可选实施例，步骤S110的表面改性处理方法还可以包括，对Ti2AlNb合金板材的表面通过超声滚压方法进行表面处理，使其表面组织产生塑性变形而改性。具体可以是对Ti2AlNb合金板材的表面通过频率为15～25kHz的超声滚压方法进行表面处理。
需要说明的是，在表面改性处理后，扩散连接处理前，还需对经过塑性改性后的Ti2AlNb合金板材的表面进行除油、酸洗处理，以清洁其表面，酸洗液的硝酸体积百分比为40％～50％，氢氟酸体积百分比为10％，其余为水。
此外，作为其他可选实施例，歩骤S110的表面改性处理方法还可以包括，对Ti2AlNb合金板材的表面通过重熔处理而改性，以降低表面粗糙度和将表面组织的微观晶粒尺寸细化。具体可以是采用强流脉冲电子束对Ti2AlNb合金板材的表面进行多次辐射的冶金处理方法改性，辐照次数为10～20次，能量密度为4J/cm2。
综上，本发明利用表面塑性变形工艺方法使表面组织得到细化，并使其显微组织获得一定的畸变存储能，提高其高温扩散连接时原子扩散速度。利用强流脉冲电子束的方法降低表面粗糙度的同时，使表面的微观组织发生改变，增加其微观空位、位错等缺陷，提高了其原子扩散速度，改善了扩散连接接头焊合率。为其超塑成形/扩散连接组合工艺制备轻量化空心结构提供了技术支持。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (10)

1.提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法，其特征在于，所述方法包括：
表面改性处理，扩散焊接前对Ti2AlNb合金板材的表面组织进行改性处理，以增加表面塑性畸变层，以及使其表面组织的微观晶粒尺寸细化；
扩散连接处理，将表面改性处理后的待连接的Ti2AlNb合金板材叠层，对其四周封焊并抽真空后，将Ti2AlNb合金板材的叠层结构在温度为950℃～980℃，压力为2.0MPa～3.0MPa的环境中完成扩散连接。
2.根据权利要求1所述的提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法，其特征在于，所述表面改性处理的方法包括，对Ti2AlNb合金板材的表面通过施加外力产生塑性变形而改性，以降低表面粗糙度和增加表面塑性畸变层。
3.根据权利要求2所述的提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法，其特征在于，所述表面改性处理的方法包括，对Ti2AlNb合金板材的表面通过湿喷丸方法进行表面处理，使其表面组织产生塑性变形而改性。
4.根据权利要求3所述的提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法，其特征在于，采用0.3mm的陶瓷丸，喷丸强度为0.1mmN～0.4mmN对Ti2AlNb合金板材进行湿喷丸。
5.根据权利要求2所述的提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法，其特征在于，所述表面改性处理的方法还包括，对Ti2AlNb合金板材的表面通过超声滚压方法进行表面处理，使其表面组织产生塑性变形而改性。
6.根据权利要求5所述的提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法，其特征在于，对Ti2AlNb合金板材的表面通过频率为15～25kHz的超声滚压方法进行表面处理。
7.根据权利要求2-6任一项所述的提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法，其特征在于，在所述表面改性处理后，所述扩散连接处理前，还需对经过塑性改性后的Ti2AlNb合金板材的表面进行除油、酸洗处理，以清洁其表面，酸洗液的硝酸体积百分比为40％～50％，氢氟酸体积百分比为10％，其余为水。
8.根据权利要求1所述的提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法，其特征在于，所述表面改性处理的方法包括，对Ti2AlNb合金板材的表面通过重熔处理而改性，以降低表面粗糙度和将表面组织的微观晶粒尺寸细化。
9.根据权利要求8所述的提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法，其特征在于，所述表面改性处理的方法还包括，采用强流脉冲电子束对Ti2AlNb合金板材的表面进行多次辐射的冶金处理方法改性，辐照次数为10～20次，能量密度为4J/cm2。
10.根据权利要求1所述的提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法，其特征在于，在所述表面改性处理的方法前，对所用Ti2AlNb合金板材均进行表面除油、清洗，使其表面光洁，无污染。
CN201811421403.8A 2018-11-27 2018-11-27 提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法 Pending CN109332872A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811421403.8A CN109332872A (zh) 2018-11-27 2018-11-27 提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811421403.8A CN109332872A (zh) 2018-11-27 2018-11-27 提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109332872A true CN109332872A (zh) 2019-02-15

Family

ID=65318198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811421403.8A Pending CN109332872A (zh) 2018-11-27 2018-11-27 提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109332872A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112719569A (zh) * 2020-12-31 2021-04-30 昆山哈工万洲焊接研究院有限公司 一种强形变强压力辅助冷焊制备异种金属复合结构的方法
CN113996905A (zh) * 2021-11-04 2022-02-01 江苏大学 一种互不相溶异种金属的扩散连接方法
CN115255597A (zh) * 2022-06-22 2022-11-01 上海航天精密机械研究所 一种镁合金表面增塑扩散连接方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101244483A (zh) * 2008-03-20 2008-08-20 重庆大学 钛合金与不锈钢表面自纳米化扩散焊接工艺
CN102039484A (zh) * 2010-11-30 2011-05-04 上海工程技术大学 一种用于金属材料的低温扩散焊接方法
CN102409269A (zh) * 2011-11-15 2012-04-11 中南大学 一种钛铝基金属间化合物材料的表面纳米改性方法
CN106283038A (zh) * 2016-08-25 2017-01-04 吉林大学 提高焊接接头疲劳性能的超声滚压复合激光重熔方法
CN106498323A (zh) * 2016-09-27 2017-03-15 北京科技大学 一种短时高效变形TiAl合金热处理方法
US20200039007A1 (en) * 2017-02-23 2020-02-06 Osaka University Bonding member, method for producing bonding member and method for producing bonding structure

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101244483A (zh) * 2008-03-20 2008-08-20 重庆大学 钛合金与不锈钢表面自纳米化扩散焊接工艺
CN102039484A (zh) * 2010-11-30 2011-05-04 上海工程技术大学 一种用于金属材料的低温扩散焊接方法
CN102409269A (zh) * 2011-11-15 2012-04-11 中南大学 一种钛铝基金属间化合物材料的表面纳米改性方法
CN106283038A (zh) * 2016-08-25 2017-01-04 吉林大学 提高焊接接头疲劳性能的超声滚压复合激光重熔方法
CN106498323A (zh) * 2016-09-27 2017-03-15 北京科技大学 一种短时高效变形TiAl合金热处理方法
US20200039007A1 (en) * 2017-02-23 2020-02-06 Osaka University Bonding member, method for producing bonding member and method for producing bonding structure

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112719569A (zh) * 2020-12-31 2021-04-30 昆山哈工万洲焊接研究院有限公司 一种强形变强压力辅助冷焊制备异种金属复合结构的方法
CN112719569B (zh) * 2020-12-31 2022-06-17 昆山哈工万洲焊接研究院有限公司 一种强形变强压力辅助冷焊制备异种金属复合结构的方法
CN113996905A (zh) * 2021-11-04 2022-02-01 江苏大学 一种互不相溶异种金属的扩散连接方法
CN115255597A (zh) * 2022-06-22 2022-11-01 上海航天精密机械研究所 一种镁合金表面增塑扩散连接方法
CN115255597B (zh) * 2022-06-22 2023-12-12 上海航天精密机械研究所 一种镁合金表面增塑扩散连接方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109332872A (zh) 提高Ti2AlNb合金扩散焊效率的方法
CN112123789A (zh) 一种金属/碳纤维增强热塑复合材料激光连接方法
CN106825885B (zh) 一种电场辅助下的TZM合金与WRe合金的连接方法
CN109695000B (zh) 以if钢为过渡层的双面钛钢复合板及其高温制备方法
CN113001024B (zh) 异种材料的激光焊接方法
CN109158829A (zh) 一种基于增材工艺成型的金属构件优化方法与成型设备
CN110340557B (zh) 一种扩散连接模具及扩散连接方法
CN110760668B (zh) 一种获取超细晶表层的超声辅助激光喷丸方法
CN109079352A (zh) 铝合金的局部真空激光焊接并双面退火的装置
CN105149764A (zh) 一种靶材与背板的焊接方法
Feng et al. Microstructure and mechanical performance of ultrasonic spot welded open-cell Cu foam/Al joint
CN106271013A (zh) 一种铜及铜合金与钢的低真空扩散焊方法
CN108097957A (zh) 一种软网络分割和梯度成分的钛/钢过渡接头制备方法
CN109693430A (zh) 一种薄复层双面钛钢复合板及其制备方法
CN111347147A (zh) 一种钨与热沉材料的热等静压连接方法
CN101890570B (zh) 基于中间层阻隔控制的铝合金与钢的电子束焊接方法
CN114346616B (zh) 一种轻质合金与纤维增强复合材料异质接头及制备方法
CN111975202A (zh) 一种异种金属材料的激光焊接方法
CN100363144C (zh) 一种用于钛合金激光焊接的活性剂使用方法
CN104233427A (zh) 一种微弧氧化改善铝合金焊接接头残余应力的方法
CN102476954A (zh) 不锈钢与氮化硅陶瓷的连接方法及制得的连接件
CN109079323A (zh) 铝合金非熔透激光焊强化的平台与方法
CN106238904A (zh) 一种硬质合金与钢的活化扩散连接方法
CN110871321B (zh) 利用纳米化装置进行钛与锆低温扩散连接的方法
Rominiyi et al. A critical review of microstructure and mechanical properties of laser welded similar and dissimilar titanium alloy joints

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190215