CN114346519B - 一种利用高熵钎料箔片直接钎焊TiAl合金与Ti2AlNb合金的方法 - Google Patents
一种利用高熵钎料箔片直接钎焊TiAl合金与Ti2AlNb合金的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种TiAl合金钎焊用高熵钎料及其制备方法和应用，属于焊接技术领域，具体涉及一种高熵钎料及其制备方法和应用。本发明高熵钎料由Ti、Zr、Hf、Cu、Ni、Co组成，或由Ti、Zr、Hf、Cu、Ni组成，高熵钎料中各元素的原子百分比相同。制备方法：按化学成分称取原料，制备高熵钎料锭，吸铸得到细棒状高熵钎料锭；切割成箔片。应用为利用高熵钎料钎焊TiAl合金。本发明借助高熵合金的理论，采用高熵钎料钎焊TiAl合金，利用高熵效应和迟滞扩散效应对于钎焊过程中母材与钎料的互扩散以及接头中的金属间化合物具有重要的抑制作用。接头中母材的溶解现象得到抑制，脆性化合物含量减少，接头高温强度的稳定性得到提高。
Description
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种高熵钎料及其制备方法和应用。
背景技术
在航空航天领域，高温合金被广泛应用于航空发动机零部件的生产制造中，但是由于高温合金的密度较大，导致发动机的热效率和推重比等重要参数并不能达到所需的标准。因此，对轻质高温结构材料的设计开发一直都是国内外研究学者的研究热点。
TiAl合金具有密度低、高温比强度高、抗氧化性能及抗蠕变性能好等优势，在轻质高温结构材料方向具有应用潜力。但是由于TiAl合金室温塑性差，不适于整体化加工。在TiAl合金中加入Nb获得的Ti2AlNb合金，可提高室温塑性和高温性能，但Nb的加入会增加材料密度。因此，以TiAl合金为叶片，Ti2AlNb合金为环体焊接而成的结构，能够在高温可靠性的前提下，降低结构重量，提高航天发动机推重比和热效率。
在TiAl合金与Ti2AlNb合金的焊接方法中，钎焊更适合焊接这种形状复杂的结构。钎焊过程中，母材和钎料被整体加热，钎焊温度低，使得焊接变形小。但是，元素Ti与Al亲和力较强，极易发生反应，形成Ti-Al系脆性金属间化合物，降低TiAl/Ti2AlNb接头的强度。并且两种材料热膨胀系数存在差异，容易在接头中产生较大的残余应力，甚至诱发裂纹。常用的钛基或镍基钎料，无法显著降低接头中脆性金属间化合物的含量。
发明内容
本发明针对上述不足，提供一种润湿性好、钎焊接头综合性能高的TiAl合金钎焊用高熵钎料及其制备方法和应用。
本发明TiAl合金钎焊用高熵钎料由Ti、Zr、Hf、Cu、Ni、Co组成，高熵钎料中各元素的原子百分比相同。
或本发明TiAl合金钎焊用高熵钎料由Ti、Zr、Hf、Cu、Ni组成，高熵钎料中各元素的原子百分比相同。
根据混合熵公式
可知，当合金由等原子比元素构成时，具有最大的混合熵。本发明TiAl合金钎焊用高熵钎料具有高的混合熵，高熵钎料由单一相组成，可以增加组元间的相容性，促进固溶强化机制。
本发明高熵钎料的制备方法按照以下步骤进行：
步骤一：按照高熵钎料的化学成分称取原料；
步骤二：将步骤一称取的原料进行反复熔炼5～6次，冷却后得到高熵钎料锭；所述熔炼方法为真空电弧熔炼或氩气气氛保护下的电弧熔炼；
步骤三：将步骤二得到的高熵钎料锭移至吸铸装置的坩埚内，进行吸铸，得到细棒状高熵钎料锭；
步骤四：将步骤三得到的细棒状高熵钎料锭切割成箔片；所述箔片的切割采用线切割设备，箔片的厚度为200μm；
所述原料为纯Ti、纯Zr、纯Hf、纯Co、纯Ni、纯Cu；原料的纯度为99.99％；
所述原料为金属颗粒；
在本发明中：
Ti：Ti作为TiAl合金与Ti2AlNb合金中的重要组成元素，可使高熵钎料在母材表面具有良好的润湿性和流动性；
Zr：与Ti具有良好的物理相容性，提高钎料的润湿性；
Hf：与Ti具有良好的物理相容性，提高钎焊接头的高温领域使用性能；
Ni：降低钎料的熔化温度，提高钎焊接头的连接强度；
Co：与Ni具有良好的物理相容性，提高钎焊接头的韧性；
Cu：降低钎料的熔化温度，提高钎焊接头的塑形。
利用上述高熵钎料钎焊TiAl合金的方法按照以下步骤进行：
将待焊接合金的待焊表面用细砂纸进行打磨，去除表面油污和氧化物，而后将待焊接合金及高熵钎料箔片放入丙酮中，超声清洗1-30min。将高熵钎料箔片置于焊接合金的待焊表面之间得到待焊件，将待焊件放入真空钎焊炉中，开始以5-30℃/min的速度加热到400℃，之后1-20℃/min的速度加热到900℃，最后以1-10℃/min的速度加热到1050～1200℃并保温1～60min，然后以1-20℃/min的速度降温到2-500℃，其后随炉冷却至室温，完成TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊；所述待焊接合金为TiAl合金和Ti2AlNb合金。
本发明的原理及有益的技术效果为：
1、高熵合金是一种新型材料，一般定义为由五种或五种以上的元素组成，每种组元的原子百分比含量在5％～35％之间。高熵合金虽然成分复杂，但相组成却很简单，通常为单相或双相固溶体，而不是金属间化合物。另外，由于不同组元的相互作用以及晶格畸变会抑制原子的扩散速率。本发明借助高熵合金的理论，采用高熵钎料钎焊TiAl合金如TiAl合金与Ti2AlNb合金，具有广阔的前景。能够抑制接头中的脆性化合物含量、保证接头的室温以及高温强度也是高熵钎料设计的关键所在。本发明TiZrHfCoNiCu、TiZrHfNiCu高熵钎料具有合适的熔化温度、良好的高温性、组织均匀且以固溶体为主，可用于TiAl合金如TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊连接。同时，本发明高熵钎料的高熵效应和迟滞扩散效应对于钎焊过程中母材与钎料的互扩散以及接头中的金属间化合物具有重要的抑制作用。接头中母材的溶解现象得到抑制，脆性化合物含量减少，接头高温强度的稳定性得到提高。
2、本发明高熵钎料与母材的润湿性好，钎料中的Ti是TiAl合金、Ti2AlNb合金中的重要组成元素，而Zr、Hf和Ti无限互溶，相容性好。因此，钎料可以与两种母材都具有良好的润湿性。
3、本发明高熵钎料具有合适的熔化温度，元素Cu、Ni和Co的熔点分别是1083℃、1453℃和1495℃，可降低钎料熔点。另外，Cu、Ni、Co可以与Ti发生共晶反应，进一步降低钎料熔点。本发明TiZrHfCoNiCu、TiZrHfNiCu高熵钎料可以在1100℃完成TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊。
附图说明：
图1为实施例1中细棒状TiZrHfCoNiCu铸锭的微观组织形貌图。
图2为实施例1中1050℃/15min钎焊条件下获得的TiAl/TiZrHfCoNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的界面组织图。
图3为实施例2中1100℃/10min钎焊条件下获得的TiAl/TiZrHfNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的界面组织图。
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合理组合。
具体实施方式一：本实施方式TiAl合金钎焊用高熵钎料由Ti、Zr、Hf、Cu、Ni、Co组成，高熵钎料中各元素的原子百分比相同。
本实施方式具备以下有益效果：
1、高熵合金是一种新型材料，一般定义为由五种或五种以上的元素组成，每种组元的原子百分比含量在5％～35％之间。高熵合金虽然成分复杂，但相组成却很简单，通常为单相或双相固溶体，而不是金属间化合物。另外，由于不同组元的相互作用以及晶格畸变会抑制原子的扩散速率。本实施方式借助高熵合金的理论，高熵钎料能够用于钎焊TiAl合金如TiAl合金与Ti2AlNb合金，具有广阔的前景。能够抑制接头中的脆性化合物含量、保证接头的室温以及高温强度也是高熵钎料设计的关键所在。本实施方式TiZrHfCoNiCu高熵钎料具有合适的熔化温度、良好的高温性、组织均匀且以固溶体为主。同时，本实施方式高熵钎料的高熵效应和迟滞扩散效应对于钎焊过程中母材与钎料的互扩散以及接头中的金属间化合物具有重要的抑制作用。接头中母材的溶解现象得到抑制，脆性化合物含量减少，接头高温强度的稳定性得到提高。
2、本实施方式高熵钎料与母材的润湿性好，钎料中的Ti是TiAl合金、Ti2AlNb合金中的重要组成元素，而Zr、Hf和Ti无限互溶，相容性好。因此，钎料可以与两种母材都具有良好的润湿性。
3、本实施方式高熵钎料具有合适的熔化温度，元素Cu、Ni和Co的熔点分别是1083℃、1453℃和1495℃，可降低钎料熔点。另外，Cu、Ni、Co可以与Ti发生共晶反应，进一步降低钎料熔点。本实施方式TiZrHfCoNiCu高熵钎料可以在1100℃完成TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊。
具体实施方式二：本实施方式TiAl合金钎焊用高熵钎料由Ti、Zr、Hf、Cu、Ni组成，高熵钎料中各元素的原子百分比相同。
本实施方式具备以下有益效果：
1、高熵合金是一种新型材料，一般定义为由五种或五种以上的元素组成，每种组元的原子百分比含量在5％～35％之间。高熵合金虽然成分复杂，但相组成却很简单，通常为单相或双相固溶体，而不是金属间化合物。另外，由于不同组元的相互作用以及晶格畸变会抑制原子的扩散速率。本实施方式借助高熵合金的理论，采用高熵钎料能够用于钎焊TiAl合金如TiAl合金与Ti2AlNb合金，具有广阔的前景。能够抑制接头中的脆性化合物含量、保证接头的室温以及高温强度也是高熵钎料设计的关键所在。本实施方式TiZrHfNiCu高熵钎料具有合适的熔化温度、良好的高温性、组织均匀且以固溶体为主。同时，本实施方式高熵钎料的高熵效应和迟滞扩散效应对于钎焊过程中母材与钎料的互扩散以及接头中的金属间化合物具有重要的抑制作用。接头中母材的溶解现象得到抑制，脆性化合物含量减少，接头高温强度的稳定性得到提高。
2、本实施方式高熵钎料与母材的润湿性好，钎料中的Ti是TiAl合金、Ti2AlNb合金中的重要组成元素，而Zr、Hf和Ti无限互溶，相容性好。因此，钎料可以与两种母材都具有良好的润湿性。
3、本实施方式高熵钎料具有合适的熔化温度，元素Cu、Ni和Co的熔点分别是1083℃、1453℃和1495℃，可降低钎料熔点。另外，Cu、Ni、Co可以与Ti发生共晶反应，进一步降低钎料熔点。本实施方式TiZrHfNiCu高熵钎料可以在1100℃完成TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊。
具体实施方式三：本实施方式TiAl合金钎焊用高熵钎料的制备方法按照以下步骤进行：
步骤一：按照高熵钎料的化学成分称取原料；
步骤二：将步骤一称取的原料进行反复熔炼5～6次，冷却后得到高熵钎料锭；
步骤三：将步骤二得到的高熵钎料锭移至吸铸装置的坩埚内，进行吸铸，得到细棒状高熵钎料锭；
步骤四：将步骤三得到的细棒状高熵钎料锭切割成箔片。
本实施方式具备以下有益效果：
1、高熵合金是一种新型材料，一般定义为由五种或五种以上的元素组成，每种组元的原子百分比含量在5％～35％之间。高熵合金虽然成分复杂，但相组成却很简单，通常为单相或双相固溶体，而不是金属间化合物。另外，由于不同组元的相互作用以及晶格畸变会抑制原子的扩散速率。本实施方式借助高熵合金的理论，制备的高熵钎料钎焊TiAl合金如TiAl合金与Ti2AlNb合金，具有广阔的前景。能够抑制接头中的脆性化合物含量、保证接头的室温以及高温强度也是高熵钎料设计的关键所在。本实施方式制备的TiZrHfCoNiCu、TiZrHfNiCu高熵钎料具有合适的熔化温度、良好的高温性、组织均匀且以固溶体为主，可用于TiAl合金如TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊连接。同时，本实施方式制备的高熵钎料的高熵效应和迟滞扩散效应对于钎焊过程中母材与钎料的互扩散以及接头中的金属间化合物具有重要的抑制作用。接头中母材的溶解现象得到抑制，脆性化合物含量减少，接头高温强度的稳定性得到提高。
2、本实施方式制备的高熵钎料与母材的润湿性好，钎料中的Ti是TiAl合金、Ti2AlNb合金中的重要组成元素，而Zr、Hf和Ti无限互溶，相容性好。因此，钎料可以与两种母材都具有良好的润湿性。
3、本实施方式制备的高熵钎料具有合适的熔化温度，元素Cu、Ni和Co的熔点分别是1083℃、1453℃和1495℃，可降低钎料熔点。另外，Cu、Ni、Co可以与Ti发生共晶反应，进一步降低钎料熔点。本实施方式制备的TiZrHfCoNiCu、TiZrHfNiCu高熵钎料可以在1100℃完成TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤二所述熔炼方法为真空电弧熔炼或氩气气氛保护下的电弧熔炼。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤四所述箔片的切割采用线切割设备，箔片的厚度为200μm。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤四所述原料为纯Ti、纯Zr、纯Hf、纯Co、纯Ni、纯Cu。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤四原料的纯度为99.99％。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤四所述原料为金属颗粒。
具体实施方式九：本实施方式TiAl合金钎焊用高熵钎料的应用，利用高熵钎料钎焊TiAl合金的方法按照以下步骤进行：
将待焊接合金的待焊表面用细砂纸进行打磨，去除表面油污和氧化物，而后将待焊接合金及高熵钎料箔片放入丙酮中，超声清洗1-30min。将高熵钎料箔片置于焊接合金的待焊表面之间得到待焊件，将待焊件放入真空钎焊炉中，开始以5-30℃/min的速度加热到400℃，之后1-20℃/min的速度加热到900℃，最后以1-10℃/min的速度加热到1050～1200℃并保温1～60min，然后以1-20℃/min的速度降温到2-500℃，其后随炉冷却至室温，完成TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊；
1、高熵合金是一种新型材料，一般定义为由五种或五种以上的元素组成，每种组元的原子百分比含量在5％～35％之间。高熵合金虽然成分复杂，但相组成却很简单，通常为单相或双相固溶体，而不是金属间化合物。另外，由于不同组元的相互作用以及晶格畸变会抑制原子的扩散速率。本实施方式借助高熵合金的理论，采用高熵钎料钎焊TiAl合金如TiAl合金与Ti2AlNb合金，具有广阔的前景。能够抑制接头中的脆性化合物含量、保证接头的室温以及高温强度也是高熵钎料设计的关键所在。本实施方式采用的TiZrHfCoNiCu、TiZrHfNiCu高熵钎料具有合适的熔化温度、良好的高温性、组织均匀且以固溶体为主，可用于TiAl合金如TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊连接。同时，本实施方式采用的高熵钎料的高熵效应和迟滞扩散效应对于钎焊过程中母材与钎料的互扩散以及接头中的金属间化合物具有重要的抑制作用。接头中母材的溶解现象得到抑制，脆性化合物含量减少，接头高温强度的稳定性得到提高。
2、本实施方式采用的高熵钎料与母材的润湿性好，钎料中的Ti是TiAl合金、Ti2AlNb合金中的重要组成元素，而Zr、Hf和Ti无限互溶，相容性好。因此，钎料可以与两种母材都具有良好的润湿性。
3、本实施方式采用的高熵钎料具有合适的熔化温度，元素Cu、Ni和Co的熔点分别是1083℃、1453℃和1495℃，可降低钎料熔点。另外，Cu、Ni、Co可以与Ti发生共晶反应，进一步降低钎料熔点。本实施方式TiZrHfCoNiCu高熵钎料可以在1100℃完成TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：所述待焊接合金为TiAl合金和Ti2AlNb合金。
实施例1：
步骤一：按照高熵钎料的化学成分及原子百分比为Ti：16.67％，Zr：16.67％，Hf：16.67％，Cu：16.67％，Ni：16.67％，Co：16.67％称取原料；
步骤二：将步骤一称取的原料进行反复熔炼5次，冷却后得到高熵钎料锭；所述原料的熔炼在真空熔炼炉中进行；所述熔炼方法为真空电弧熔炼；
步骤三：将步骤二得到的高熵钎料锭移至吸铸装置的坩埚内，进行吸铸，得到细棒状高熵钎料锭；如图1所述，细棒状铸锭空腔比表面积大，所得到的铸锭晶粒细小，呈等轴状，不存在明显的偏析。
实施例2：
本实施例高熵钎料的制备方法按照以下步骤进行：
步骤一：按照高熵钎料的化学成分及原子百分比为Ti：16.67％，Zr：16.67％，Hf：16.67％，Cu：16.67％，Ni：16.67％，Co：16.67％称取原料；
步骤二：将步骤一称取的原料进行反复熔炼5次，冷却后得到高熵钎料锭；所述原料的熔炼在真空熔炼炉中进行；所述熔炼方法为真空电弧熔炼；
步骤三：将步骤二得到的高熵钎料锭移至吸铸装置的坩埚内，进行吸铸，得到细棒状高熵钎料锭；
步骤四：将步骤三得到的细棒状高熵钎料锭切割成高熵钎料箔片；所述箔片的切割采用线切割设备，箔片的厚度为200μm；
步骤五：线切割获得的箔片正反面进行机械磨光，磨光后箔片厚度在180μm左右。
所述原料为纯Ti、纯Zr、纯Hf、纯Co、纯Ni、纯Cu，纯度均为99.99％，所述原料为金属颗粒；
利用高熵钎料箔片直接钎焊TiAl合金与Ti2AlNb合金：将TiAl合金和Ti2AlNb合金的待焊表面用细砂纸进行打磨，去除表面油污和氧化物，而后将TiAl合金和Ti2AlNb合金及本实施例的高熵钎料放入丙酮中，超声清洗10min。按照从上到下为Ti2AlNb合金/高熵钎料箔片/TiAl合金的形式进行装配。将装配好的工件放入真空钎焊炉中，开始以20℃/min的速度加热到400℃，之后10℃/min的速度加热到900℃，最后以5℃/min的速度加热到1100℃，保温15min，然后以10℃/min的速度降温到400℃，其后随炉冷却至室温，完成TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊。
本实施例获得的TiAl/TiZrHfCoNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的界面组织如图2所示。该钎料可以使接头实现良好的冶金结合。焊缝主要由四个区域组成，区域I与母材Ti2AlNb之间没有明显的晶界，过渡自然。与区域II相比，区域IV与母材TiAl的边界是平直的，而且扩散层的厚度是均匀的。钎焊接头中的固溶体含量较高，可以有效地缓解接头的残余热应力。经测试，TiAl/TiZrHfCoNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的室温平均抗剪强度达到157MPa，650℃高温平均抗剪强度达到123MPa。
实施例3：
本实施例与实施例2不同的是：将装配好的工件放入真空钎焊炉中，开始以20℃/min的速度加热到400℃，之后以10℃/min的速度加热到900℃，最后以5℃/min的速度加热到1050℃，保温15min，然后以10℃/min的速度降温到400℃，其后随炉冷却至室温。
经测试，TiAl/TiZrHfCoNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的室温平均抗剪强度达到76MPa，650℃高温平均抗剪强度达到52MPa。
实施例4：
本实施例与实施例3不同的是：将装配好的工件放入真空钎焊炉中，开始以20℃/min的速度加热到400℃，之以10℃/min的速度加热到900℃，最后以5℃/min的速度加热到1150℃，保温15min，然后以10℃/min的速度降温到400℃，其后随炉冷却至室温。
经测试，TiAl/TiZrHfCoNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的室温平均抗剪强度达到127MPa，650℃高温平均抗剪强度达到99MPa。
实施例5：
本实施例与实施例4不同的是：将装配好的工件放入真空钎焊炉中，开始以20℃/min的速度加热到400℃，之以10℃/min的速度加热到900℃，最后以5℃/min的速度加热到1200℃，保温15min，然后以10℃/min的速度降温到400℃，其后随炉冷却至室温。
经测试，TiAl/TiZrHfCoNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的室温平均抗剪强度达到88MPa，650℃高温平均抗剪强度达到81MPa。
实施例6：
本实施例与实施例5不同的是：将装配好的工件放入真空钎焊炉中，开始以20℃/min的速度加热到400℃，之以10℃/min的速度加热到900℃，最后以5℃/min的速度加热到1100℃，保温10min，然后以10℃/min的速度降温到400℃，其后随炉冷却至室温。
经测试，TiAl/TiZrHfCoNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的室温平均抗剪强度达到69MPa，650℃高温平均抗剪强度达到67MPa。
实施例7：
本实施例与实施例6不同的是：将装配好的工件放入真空钎焊炉中，开始以20℃/min的速度加热到400℃，之以10℃/min的速度加热到900℃，最后以5℃/min的速度加热到1100℃，保温20min，然后以10℃/min的速度降温到400℃，其后随炉冷却至室温。
经测试，TiAl/TiZrHfCoNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的室温平均抗剪强度达到134MPa，650℃高温平均抗剪强度达到107MPa。
实施例8：
本实施例与实施例7不同的是：将装配好的工件放入真空钎焊炉中，开始以20℃/min的速度加热到400℃，之以10℃/min的速度加热到900℃，最后以5℃/min的速度加热到1100℃，保温30min，然后以10℃/min的速度降温到400℃，其后随炉冷却至室温。
经测试，TiAl/TiZrHfCoNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的室温平均抗剪强度达到59MPa，650℃高温平均抗剪强度达到36MPa。
实施例9：
本实施例高熵钎料的制备方法按照以下步骤进行：
步骤一：按照高熵钎料的化学成分及原子百分比为Ti：20％，Zr：20％，Hf：20％，Cu：20％，Ni：20％称取原料；
步骤二：将步骤一称取的原料进行反复熔炼5次，冷却后得到高熵钎料锭；所述原料的熔炼在真空熔炼炉中进行；所述熔炼方法为真空电弧熔炼；
步骤三：将步骤二得到的高熵钎料锭移至吸铸装置的坩埚内，进行吸铸，得到细棒状高熵钎料锭；
步骤四：将步骤三得到的细棒状高熵钎料锭切割成高熵钎料箔片；所述箔片的切割采用线切割设备，箔片的厚度为200μm；
步骤五：线切割获得的箔片正反面进行机械磨光，磨光后箔片厚度在180μm左右。
所述原料为纯Ti、纯Zr、纯Hf、纯Ni、纯Cu，纯度均为99.99％，所述原料为金属颗粒；
利用本实施例所得高熵钎料箔片直接钎焊TiAl合金与Ti2AlNb合金：将TiAl合金和Ti2AlNb合金的待焊表面用细砂纸进行打磨，去除表面油污和氧化物，而后将TiAl合金和Ti2AlNb合金及本试验的高熵钎料放入丙酮中，超声清洗10min。按照从上到下为Ti2AlNb合金/高熵钎料箔片/TiAl合金的形式进行装配。将装配好的工件放入真空钎焊炉中，开始以20℃/min的速度加热到400℃，之后10℃/min的速度加热到900℃，最后以5℃/min的速度加热到1100℃，保温15min，然后以10℃/min的速度降温到400℃，其后随炉冷却至室温，完成TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊。
本实施例获得的TiAl/TiZrHfNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的界面组织如图3所示。焊缝也主要由四个区域组成，与实施例2相比，I区域与II区域边界平直，界线分明。钎焊接头的显微组织构成与实施例2组织衬度相似，具体物相成分有区别。
经测试，TiAl/TiZrHfNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的室温平均抗剪强度达到182MPa，650℃高温平均抗剪强度达到129MPa。
实施例10：
本实施例10与实施例9不同的是：将装配好的工件放入真空钎焊炉中，开始以20℃/min的速度加热到400℃，之以10℃/min的速度加热到900℃，最后以5℃/min的速度加热到1100℃，保温10min，然后以10℃/min的速度降温到400℃，其后随炉冷却至室温。
经测试，TiAl/TiZrHfNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的室温平均抗剪强度达到88MPa，650℃高温平均抗剪强度达到97MPa。
实施例11：
本实施例10与实施例9不同的是：将装配好的工件放入真空钎焊炉中，开始以20℃/min的速度加热到400℃，之以10℃/min的速度加热到900℃，最后以5℃/min的速度加热到1100℃，保温20min，然后以10℃/min的速度降温到400℃，其后随炉冷却至室温。
经测试，TiAl/TiZrHfNiCu/Ti2AlNb钎焊接头的室温平均抗剪强度达到151MPa，650℃高温平均抗剪强度达到76MPa。
通过上述实施例能够证明，本发明两种等原子比高熵钎料均可以实现TiAl合金与Ti2AlNb合金的可靠连接，有效抑制接头中组织偏析和金属间化合物的含量，提高接头的室温以及高温力学性能。
Claims (2)
1.一种利用高熵钎料箔片直接钎焊TiAl合金与Ti2AlNb合金的方法，其特征在于：将TiAl合金和Ti2AlNb合金的待焊表面用细砂纸进行打磨，去除表面油污和氧化物，而后将TiAl合金和Ti2AlNb合金及本高熵钎料放入丙酮中，超声清洗10min；按照从上到下为Ti2AlNb合金/高熵钎料箔片/TiAl合金的形式进行装配；将装配好的工件放入真空钎焊炉中，开始以20℃/min的速度加热到400℃，之后10℃/min的速度加热到900℃，最后以5℃/min的速度加热到1100℃，保温15min，然后以10℃/min的速度降温到400℃，其后随炉冷却至室温，完成TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊；
高熵钎料的制备方法按照以下步骤进行：
步骤一：按照高熵钎料的化学成分及原子百分比为Ti：16.67%，Zr：16.67 %，Hf：16.67%，Cu：16.67 %，Ni：16.67%，Co：16.67%称取原料；
步骤二：将步骤一称取的原料进行反复熔炼5次，冷却后得到高熵钎料锭；所述原料的熔炼在真空熔炼炉中进行；所述熔炼方法为真空电弧熔炼；
步骤三：将步骤二得到的高熵钎料锭移至吸铸装置的坩埚内，进行吸铸，得到细棒状高熵钎料锭；
步骤四：将步骤三得到的细棒状高熵钎料锭切割成高熵钎料箔片；所述箔片的切割采用线切割设备，箔片的厚度为200μm；
步骤五：线切割获得的箔片正反面进行机械磨光，磨光后箔片厚度在180μm左右；
所述原料为纯Ti、纯Zr、纯Hf、纯Co、纯Ni、纯Cu，纯度均为99.99%，所述原料为金属颗粒。
2.一种利用高熵钎料箔片直接钎焊TiAl合金与Ti2AlNb合金的方法，其特征在于：
利用高熵钎料箔片直接钎焊TiAl合金与Ti2AlNb合金的方法为：将TiAl合金和Ti2AlNb合金的待焊表面用细砂纸进行打磨，去除表面油污和氧化物，而后将TiAl合金和Ti2AlNb合金及本试验的高熵钎料放入丙酮中，超声清洗10min；按照从上到下为Ti2AlNb合金/高熵钎料箔片/TiAl合金的形式进行装配；将装配好的工件放入真空钎焊炉中，开始以20℃/min的速度加热到400℃，之后10℃/min的速度加热到900℃，最后以5℃/min的速度加热到1100℃，保温15min，然后以10℃/min的速度降温到400℃，其后随炉冷却至室温，完成TiAl合金与Ti2AlNb合金的钎焊；
高熵钎料的制备方法按照以下步骤进行：
步骤一：按照高熵钎料的化学成分及原子百分比为Ti：20%，Zr：20 %，Hf：20 %，Cu：20%，Ni：20%称取原料；
步骤二：将步骤一称取的原料进行反复熔炼5次，冷却后得到高熵钎料锭；所述原料的熔炼在真空熔炼炉中进行；所述熔炼方法为真空电弧熔炼；
步骤三：将步骤二得到的高熵钎料锭移至吸铸装置的坩埚内，进行吸铸，得到细棒状高熵钎料锭；
步骤四：将步骤三得到的细棒状高熵钎料锭切割成高熵钎料箔片；所述箔片的切割采用线切割设备，箔片的厚度为200μm；
步骤五：线切割获得的箔片正反面进行机械磨光，磨光后箔片厚度在180μm左右；
所述原料为纯Ti、纯Zr、纯Hf、纯Ni、纯Cu，纯度均为99.99%，所述原料为金属颗粒。
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