CN114918524B - 一种提高Ti2AlNb真空电子束焊缝高温塑性的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高Ti₂AlNb真空电子束焊焊缝高温塑性的方法，包括以下步骤，S1：对Ti₂AlNb基合金进行预处理；S2：制备TiB₂膏体；S3：使用TiB₂自动输送及涂抹焊接装置，在Ti₂AlNb基合金表面进行均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接；S4：对步骤S3中得到的焊接接头进行检测分析表征，TiB₂自动输送及涂抹焊接装置包括输送组件、夹持组件、电子束焊接组件、超声波振动组件、刮膏体组件和注膏体组件，注膏体组件在对工件之间的注入TiB₂膏体后，刮膏体组件可对膏体进行涂抹均匀，然后电子束焊接组件对其进行焊接，超声波辅助可保证缝隙内均匀充满膏体。本发明中的焊接方法不仅能够实现Ti₂AlNb真空电子束焊焊缝高温塑性指标伸长率的提升，还能抑制焊缝横向裂纹的产生。

Description

一种提高Ti2AlNb真空电子束焊缝高温塑性的方法及装置

技术领域

本发明涉及钛合金电子束焊接技术领域，尤其涉及一种提高Ti₂AlNb真空电子束焊缝高温塑性的方法及装置。

背景技术

Ti₂AlNb基合金由于具有较高的比强度、比刚度，还具有高的断裂韧性、好的抗氧化性、低的热膨胀系数等特点，因此，在航空航天等领域具有非常重要的应用价值和广阔的应用前景。尤其是航空领域，航空发动机朝着高推重比、大大涵道比方向发展，轻量化势在必行。目前航空发动机主体材料为高温合金，鉴于Ti₂AlNb基合金的优势，其可以作为替代高温合金的材料，比如机匣制造材料。总体Ti₂AlNb基合金属于钛合金范畴，热加工时(200℃以上)易吸氧、吸氢，造成一定程度的脆性。真空电子束焊接技术为焊接材料提供了高真空条件，可以保护材料在焊接过程中免受气体污染。此外，真空电子束焊接具有高能量密度特点，与高焊接速度、窄熔合区和热影响区相结合，使真空电子束焊接制造成为制造Ti₂AlNb基合金构件(特别是航空发动机机匣制造)首选的一种焊接方法。

采用传统的真空电子束焊接方法对Ti₂AlNb基合金(Ti-22Al-25Nb)10mm厚试板进行真空电子束焊接后，对其焊后宏观和拉伸性能检测，宏观具有横向裂纹，如附图1和附图2所示；650℃下拉伸指标中伸长率由母材的13％降低为3％，表明焊缝的高温塑性指标很差。公开号为CN109967876A的发明专利申请文件中技术背景中也提到了焊缝塑性差的问题。分析原因归结为：焊缝中具有粗大单一的B2相柱状晶(该分析在公开号为CN109967876A的发明专利申请文件中技术背景中也指出)，导致焊缝在高温拉伸时相互协调变形能力差，降低塑性；高温拉伸过程中B2相晶界处有O相形核长大，加剧了应力集中，降低塑性。此外，粗大的柱状晶加剧了热应力，在冷却过程中产生了横向裂纹。通过分析可知，解决Ti2AlNb基合金电子束焊接接头焊缝高温塑性差和裂纹问题的方向为(1)细化晶粒，(2)稳定晶界。而如何实施，在真空电子束焊接公开资料中没有可借鉴成果。

公开号为CN109967876A的发明专利申请文件中公开了一种提高Ti₂AlNb基合金激光焊接焊缝性能的方法，利用同轴送粉的方式，将与待焊接的母材中钛、铝、铌三种元素的相对含量相同粉末，吹入熔池，提升了焊缝的塑性(具体指标数据值未明确)，但裂纹未涉及。文献“微合金化Ti₂AlNb基合金激光焊接组织调控与性能研究，哈尔滨，哈尔滨工业大学硕士论文，2017。”中基于1mm厚试板，采用激光填粉技术，向熔池添加V、Ta，焊缝高温塑性指标伸长率最高可以提高至4.5％，向焊缝添加TiB₂，焊缝高温塑性指标伸长率最高可以提高至13％。公开号为CN101391339的发明专利申请文件中公开了一种钛合金焊接过程细化焊缝组织提高焊缝塑性的方法，采用的焊接方法为钨极氩弧焊，将钛合金粉末用送粉器添加到熔池中，室温塑性指标伸长率最高提高比例为22.1％。总结公开资料，均涉及到焊缝塑性具体效果，但没有提及裂纹问题。然而上述公开的方法手段是否适用于真空电子束焊，具体分析如下：

(1)真空电子束焊接接头相比氩弧焊和激光焊接头焊缝熔宽比更小，即焊缝区域更窄，其熔池流动与氩弧焊和激光焊熔池流动有差别，添加粉末(本发明采用添加TiB₂)均匀地作用于整个焊缝，而不是焊缝上部有效果，下部效果较差。例如公开的资料中，1mm厚Ti₂AlNb基合金激光焊，进行TiB2填粉，效果明显，当厚度为工程尺寸(＞7mm),表面填粉方式就会出现焊缝上中下不均匀现象，对改善整个焊缝高温塑性和防止裂纹产生(预防焊缝上部有效果，抑制裂纹产生，下部效果不佳，裂纹从下部产生)造成很大影响。

(2)真空电子束焊接方法与相比氩弧焊和激光焊有差别。氩弧焊和激光焊是开放的制造环境，而真空电子束是真空环境，如采用表面填粉的焊接方式，在连续式生产时势必与外部连接，进行粉末传输，这就会对真空环境进行破坏，同时由于电弧吹力，造成粉末飞溅，污染真空工作腔。

(3)真空电子束焊接相比氩弧焊和激光焊而言，由于其是固定尺寸的真空工作腔，因此在连续式生产方面柔性差，所以在实现自动化，短流程制造，提高生产效率方面，仍需创新。

鉴于上述，针对目前Ti₂AlNb基合金真空电子束焊高温塑性差和易产生横向裂纹的工程问题，如何实现均匀地提升焊缝高温塑性和抑制裂纹产生，且可以柔性生产，便成为了工程尺寸Ti₂AlNb基合金真空电子束的技术难题，因此有必要创新地提出提升焊缝高温塑性和抑制裂纹产生方法与装备，实现既可以提高塑性指标，又可以实现自动化，短流程制造。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种提高Ti₂AlNb真空电子束焊缝高温塑性的方法及装置，采用TiB₂均匀地合金化工程尺寸(＞7mm)焊缝，既能实现高温塑性指标伸长率的提升，又能实现抑制焊缝横向裂纹的产生。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种提高Ti₂AlNb真空电子束焊缝高温塑性的方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：对Ti₂AlNb基合金进行预处理；

S2：制备TiB₂膏体；

S3：使用TiB₂自动输送及涂抹焊接装置，在Ti₂AlNb基合金表面进行均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接，得到TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头；

S4：对TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头进行检测分析表征。

进一步的，步骤S1的具体操作包括以下步骤，

S101：将Ti₂AlNb基合金置于钢质平板上，用200目砂纸打磨表面，使表面粗糙度达Ra6.3-12.6μm；

S102：用丙酮清洁Ti₂AlNb基合金表面；

S103：用无水乙醇清洗，晾干使表面洁净。

进一步的，步骤S2的具体操作包括以下步骤，

S201：将粒度为15-53μm、纯度为99.9％的TiB₂粉末，用无水乙醇清洗，使粉末洁净；

S202：将清洗后的TiB₂粉末置于干燥箱中干燥；

S203：将干燥后的TiB₂粉末与羟乙基黏液混合并搅拌均匀，形成TiB₂膏体。

进一步的，步骤S3中所述的TiB₂自动输送及涂抹装置包括输送组件、夹持组件、电子束焊接组件、超声波振动组件、刮膏体组件和注膏体组件；

工件位于所述输送组件的顶面，所述夹持组件用于将所述工件固定在所述输送组件上，且所述输送组件、夹持组件和工件均位于电子束焊机真空工作腔内；所述电子束焊接组件、刮膏体组件和注膏体组件均位于所述工件的上方，且所述电子束焊接组件、刮膏体组件和注膏体组件沿着焊接方向依次排列；所述超声波振动组件位于所述工件的底部。

进一步的，所述输送组件包括两个输送轮，两个所述输送轮之间通过传送带传动连接；

所述夹持组件包括左右方向夹紧件和前后方向夹紧件，所述工件包括后工件和前工件，所述后工件和前工件之间为待焊接的缝隙；所述后工件和前工件的左右两侧均设有左右方向夹紧件，所述后工件的后侧以及所述前工件的前侧均设有前后方向夹紧件。

进一步的，所述电子束焊接组件包括聚焦系统、电子束和电子枪系统，所述电子枪系统位于所述聚焦系统的上方，且所述聚焦系统对称分布在所述电子枪系统发出的电子束两侧。

进一步的，所述刮膏体组件包括刮膏体基座、一次刮膏体平整装置和二次刮膏体平整装置，所述一次刮膏体平整装置和二次刮膏体平整装置均安装在所述刮膏体基座的底部，所述一次刮膏体平整装置包括一次橡胶毛刷、一次橡胶毛刷支撑座和一次刮膏体高度调整装置，所述一次刮膏体高度调整装置固定安装在所述刮膏体基座底部，所述一次刮膏体高度调整装置的底部固设有一次橡胶毛刷支撑座，所述一次橡胶毛刷支撑座的底部固设有若干一次橡胶毛刷；

所述二次刮膏体平整装置包括二次橡胶毛刷、二次橡胶毛刷支撑座、预紧装置和二次刮膏体高度调整装置，所述二次刮膏体高度调整装置固定安装在所述刮膏体基座底部，所述二次刮膏体高度调整装置的底部固设有二次橡胶毛刷支撑座，所述二次橡胶毛刷支撑座的底部固设有若干二次橡胶毛刷，所述二次刮膏体高度调整装置外套设有预紧装置。

进一步的，所述注膏体组件包括膏体箱、注膏体枪固定装置和注膏体枪，所述膏体箱用于盛装TiB₂膏体，所述膏体箱的底部固设有注膏体枪固定装置，所述注膏体枪安装在所述注膏体枪固定装置底部，且所述注膏体枪与水平面成60度夹角，所述膏体箱与所述注膏体枪固定装置和注膏体枪连通；

进一步的，步骤S3的具体操作包括以下步骤，

S301：将步骤S1中预处理后的Ti₂AlNb基合金使用夹持组件固定在传送带上，后工件和前工件之间留有缝隙；

S302：将步骤S2中制备得到的装TiB₂膏体装入膏体箱中；

S303：关闭电子束焊机真空工作腔，并抽真空；

S304：输送组件、超声波振动组件、刮膏体组件和注膏体组件，直至将后工件和前工件之间的缝隙二次涂抹完成；

S305：调整电子束焊接组件，使电子枪系统发出的电子束束斑直径覆盖TiB₂覆盖区域，设定焊接参数；

S306：启动电子束焊接组件和超声波振动组件，在超声波辅助作用下进行焊接；

S307：关掉电子束焊接组件，使TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头自然冷却至室温，打开电子束焊机真空工作腔，取出。

进一步的，步骤S4的具体操作包括以下步骤，

S401：对TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头进行X射线检测；

S402：对TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头上中下各部分分别进行微观形貌分析；

S403：对TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头进行高温拉伸测定，评价高温塑性指标伸长率。

本发明的有益效果是：

1、本发明中提高Ti₂AlNb真空电子束焊缝高温塑性的方法，借助TiB₂，通过调整Ti₂AlNb电子束焊接熔池凝固行为，改变原来的粗大的柱状晶为细小的等轴晶，增强了高温拉伸时相互协调变形能力，降低了热应力，实现了焊缝高温塑性指标的提升和抑制冷却过程中横向裂纹产生的效果。

2、本发明中的TiB₂自动输送及涂抹焊接装置，采用的是均匀合金化焊缝，改进了之前仅仅涂抹表面的手段，促进了焊缝自上而下均有TiB₂合金化效果，而不是效果集中体现于焊缝上端，实现了中厚度(＞7mm)，乃至大厚度Ti₂AlNb电子束板真空电子束焊缝性能提升一致的效果，极大地拓展了Ti₂AlNb工程应用。

3、本发明中的TiB₂自动输送及涂抹焊接装置，采用自动传送和充填膏体的方式，且复合在线超声振动，极大地缩短了制造流程，提升了改善塑性和抑制裂纹效果，增强了工程柔性生产能力。

附图说明

图1为采用传统的真空电子束焊接方法对Ti₂AlNb基合金10mm厚试板进行真空电子束焊接后表面裂纹宏观形貌。

图2为采用传统的真空电子束焊接方法对Ti₂AlNb基合金10mm厚试板进行真空电子束焊接后表面裂纹X射线检测形貌图。

图3为本发明中TiB₂自动输送及涂抹焊接装置结构主视图。

图4为本发明中TiB₂自动输送及涂抹焊接装置结构俯视图.

图5为本发明中TiB₂自动输送及涂抹焊接装置二次橡胶毛刷和一次橡胶毛刷位置关系示意图。

图6为采用本发明中的方法得到的TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头表面裂纹X射线检测形貌图。

图7为采用本发明中的方法得到的TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头上中下微观形貌图。

图8为采用传统方法得到的Ti₂AlNb基合金10mm厚试板真空电子束焊接接头上中下微观形貌图。

其中，1-输送组件，12-输送轮，13-传送带，2-夹持组件，23-左右方向夹紧件，24-前后方向夹紧件，3-工件，31-后工件，32-前工件，33-缝隙，4-电子束焊接组件，41-聚焦系统，42-电子束，43-电子枪系统，5-超声波振动组件，51-后超声波装置，52-前超声波装置，53-超声波，6-刮膏体组件，61-二次刮膏体平整装置，611-二次橡胶毛刷，612-二次橡胶毛刷支撑座，613-预紧装置，614-二次刮膏体高度调整装置，62-膏体基座，63-一次刮膏体平整装置，631-一次橡胶毛刷，632-一次橡胶毛刷支撑座，633-一次刮膏体高度调整装置，7-注膏体组件，71-膏体箱，72-注膏体枪固定装置，73-注膏体枪。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

一种提高Ti₂AlNb真空电子束焊缝高温塑性的方法，包括以下步骤，S1：对Ti₂AlNb基合金进行预处理；

具体的，S101：将Ti₂AlNb基合金置于钢质平板上，用200目砂纸打磨表面，使表面粗糙度达Ra6.3-12.6μm；

S102：用丙酮清洁Ti₂AlNb基合金表面，吸去油污、杂质；

S103：用无水乙醇清洗，晾干使表面洁净。

进一步的，S2：制备TiB₂膏体；

具体的，S201：将粒度为15-53μm、纯度为99.9％的TiB₂粉末，用无水乙醇清洗，使粉末洁净；

S202：将清洗后的TiB₂粉末置于干燥箱中干燥；

S203：将干燥后的TiB₂粉末与羟乙基黏液混合并搅拌均匀，形成TiB₂膏体。

进一步的，S3：使用TiB₂自动输送及涂抹焊接装置，在Ti₂AlNb基合金表面进行均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接，得到TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头；

具体的，所述的TiB₂自动输送及涂抹装置包括输送组件1、夹持组件2、电子束焊接组件4、超声波振动组件5、刮膏体组件6和注膏体组件7；

工件3位于所述输送组件1的顶面，所述夹持组件2用于将所述工件3固定在所述输送组件1上，且所述输送组件1、夹持组件2和工件3均位于电子束焊机真空工作腔内；所述电子束焊接组件4、刮膏体组件6和注膏体组件7均位于所述工件3的上方，且所述电子束焊接组件4、刮膏体组件6和注膏体组件7沿着焊接方向依次排列；所述超声波振动组件5位于所述工件3的底部。

更具体的，所述输送组件1包括两个输送轮12，两个所述输送轮12之间通过传送带13传动连接，其中一个输送轮12上连接有驱动电机，通过驱动电机带动与其连接的输送轮12转动，在传动带13的作用下带动另一个输送轮12转动，同时，传送带13在左右方向上发生移动，从而带动工件3移动。

所述夹持组件2包括左右方向夹紧件23和前后方向夹紧件24，所述工件3包括后工件31和前工件32，所述后工件31和前工件32之间为待焊接的缝隙33(该缝隙根据焊接工件厚度调节(调节范围在0.5～2mm))；所述后工件31和前工件32的左右两侧均设有左右方向夹紧件23，所述后工件31的后侧以及所述前工件32的前侧均设有前后方向夹紧件24，所述左右方向夹紧件23和前后方向夹紧件24，一端分别将后工件31和前工件32压紧，另一端通过螺栓将左右方向夹紧件23和前后方向夹紧件24与传送带13连接在一起。

所述电子束焊接组件4包括聚焦系统41、电子束42和电子枪系统43，所述电子枪系统43位于所述聚焦系统41的上方，且所述聚焦系统41对称分布在所述电子枪系统43发出的电子束42两侧。电子枪系统43发射出的电子光经过聚焦系统41聚焦后形成电子束42，电子束42的焦点刚好位于工件3的缝隙33上。

所述刮膏体组件6包括刮膏体基座62、一次刮膏体平整装置63和二次刮膏体平整装置61，所述一次刮膏体平整装置53和二次刮膏体平整装置61均安装在所述刮膏体基座62的底部，所述一次刮膏体平整装置63包括一次橡胶毛刷631、一次橡胶毛刷支撑座632和一次刮膏体高度调整装置633，所述一次刮膏体高度调整装置633固定安装在所述刮膏体基座62底部，所述一次刮膏体高度调整装置633的底部固设有一次橡胶毛刷支撑座632，所述一次橡胶毛刷支撑座632的底部固设有若干一次橡胶毛刷631；

所述二次刮膏体平整装置61包括二次橡胶毛刷611、二次橡胶毛刷支撑座612、预紧装置613和二次刮膏体高度调整装置614，所述二次刮膏体高度调整装置614固定安装在所述刮膏体基座62底部，所述二次刮膏体高度调整装置614的底部固设有二次橡胶毛刷支撑座612，所述二次橡胶毛刷支撑座612的底部固设有若干二次橡胶毛刷611，所述二次刮膏体高度调整装置614外套设有预紧装置613。

一次刮膏体高度调整装置633和二次刮膏体高度调整装置614均采用电动伸缩杆，通过一次刮膏体高度调整装置633和二次刮膏体高度调整装置614可分别对应调节一次橡胶毛刷631和二次橡胶毛刷611与工件3之间的距离，一次橡胶毛刷631与工件3之间的距离调整为0.5-1.5mm，主要用于将注膏体组件7注射在缝隙33内的TiB₂膏体初次注射均匀地塞满，一次橡胶毛刷631设计为三角形，便于将TiB₂膏体充填缝隙充实且均匀；二次刮膏体高度调整装置614用于调整二次橡胶毛刷611与工件3之间的距离，保证其相互接触，预紧装置613设有一定的预紧力，可采用弹簧，保证调二次橡胶毛刷611与工件3之间时刻都能保持相互紧密接触，保证膏体全部均匀填实缝隙33，并且将膏体与工件3涂抹成同一个平面，同时将多余的TiB₂膏体挤压到两侧，实现二次涂抹。

所述注膏体组件7包括膏体箱71、注膏体枪固定装置72和注膏体枪73，所述膏体箱71用于盛装TiB₂膏体，所述膏体箱71的底部固设有注膏体枪固定装置72，所述注膏体枪73安装在所述注膏体枪固定装置72底部，且所述注膏体枪73与水平面成60度夹角，所述膏体箱71与所述注膏体枪固定装置72和注膏体枪73连通；在工作时，TiB₂膏体经过注膏体枪73将缝隙33填满，同时超声波振动组件5工作，保证TiB₂膏体将缝隙33均匀地充满。

其中超声波振动组件5包含后超声波装置51及前超声波装置52；后超声波装置51与前超声波装置52布置在工件3的中心线上且前后对称设置，后超声波装置51和前超声波装置52同时发出频率相同、强度相同的超声波53，超声波振动组件5一方面将TiB₂膏体振动均匀，保证缝隙33内均填充膏体，另一方面在焊接时，带动熔池振动，保证熔池上中下的TiB₂可以均匀充满焊缝。

步骤S3的具体操作包括以下步骤，

S301：将步骤S1中预处理后的Ti₂AlNb基合金使用夹持组件2固定在传送带13上，后工件31和前工件32之间留有缝隙33；

S302：将步骤S2中制备得到的装TiB₂膏体装入膏体箱71中；

S303：关闭电子束焊机真空工作腔，并抽真空；

S304：启动输送组件1、超声波振动组件5、刮膏体组件6和注膏体组件7，直至将后工件31和前工件32之间的缝隙33二次涂抹完成；

S305：调整电子束焊接组件4，使电子枪系统43发出的电子束42束斑直径覆盖TiB₂覆盖区域，设定焊接参数；

S306：启动电子束焊接组件4和超声波振动组件5，在超声波辅助作用下进行焊接；

S307：关掉电子束焊接组件4，使TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头自然冷却至室温，打开电子束焊机真空工作腔，取出。

进一步的，S4：对TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头进行检测分析表征。

具体的，S401：依据HB 7684-2000《射线照相检验用线型像质计》，对TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头进行X射线检测；

对利用本发明中方法焊接得到的TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头进行X射线检测，结果如附图6所示，对比附图2和附图6可以发现，采用传统方法得到Ti₂AlNb真空电子束焊接接头焊缝存在横向裂纹，而采用本发明中的方法得到的TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头整个焊缝不存在裂纹。

S402：对TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头上中下各部分分别进行微观形貌分析；

对利用本发明中方法焊接得到的TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头上中下各部分分别进行微观形貌分析，结果如附图7所示，其中，a为上，b为中，c为下，采用传统方法得到的Ti₂AlNb真空电子束焊接接头上中下各部分微观形貌分析结果如附图8所示，a为上，b为中，c为下。对比附图7和附图8可以看出，利用本发明中方法焊接得到的TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头焊缝组织晶粒上中下部分变为均匀，特别是上部分从粗大的柱状晶变为细小等轴晶，而利用传统方法得到的Ti₂AlNb真空电子束焊接接头显示焊缝组织晶粒上中下部分不一致，尤其是上部分为粗大的柱状晶。

S403：对TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头进行高温拉伸测定(依据GB/T 4338-2006)，评价高温塑性指标伸长率。

依据GB/T 4338-2006，对利用本发明中方法焊接得到的TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头进行高温拉伸测定，伸长率为11％；依据GB/T 4338-2006，对采用传统方法得到的Ti₂AlNb真空电子束焊接接头进行高温拉伸测定，伸长率为3％；对比二者的结果可以很明显的看出，本发明中的方法能够显著提高焊接接头的伸长率，也即提高其高温塑性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种提高Ti₂AlNb真空电子束焊缝高温塑性的方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：对Ti₂AlNb基合金进行预处理；

S2：制备TiB₂膏体；

S3：使用TiB₂自动输送及涂抹焊接装置，在Ti₂AlNb基合金表面进行均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接，得到TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头；

S4：对TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头进行检测分析表征；

步骤S3中所述的TiB₂自动输送及涂抹装置包括输送组件（1）、夹持组件（2）、电子束焊接组件（4）、超声波振动组件（5）、刮膏体组件（6）和注膏体组件（7）；

工件（3）位于所述输送组件（1）的顶面，所述夹持组件（2）用于将所述工件（3）固定在所述输送组件（1）上，且所述输送组件（1）、夹持组件（2）和工件（3）均位于电子束焊机真空工作腔内；所述电子束焊接组件（4）、刮膏体组件（6）和注膏体组件（7）均位于所述工件（3）的上方，且所述电子束焊接组件（4）、刮膏体组件（6）和注膏体组件（7）沿着焊接方向依次排列；所述超声波振动组件（5）位于所述工件（3）的底部；

所述输送组件（1）包括两个输送轮（12），两个所述输送轮（12）之间通过传送带（13）传动连接；

所述夹持组件（2）包括左右方向夹紧件（23）和前后方向夹紧件（24），所述工件（3）包括后工件（31）和前工件（32），所述后工件（31）和前工件（32）之间为待焊接的缝隙（33）；所述后工件（31）和前工件（32）的左右两侧均设有左右方向夹紧件（23），所述后工件（31）的后侧以及所述前工件（32）的前侧均设有前后方向夹紧件（24）；

所述电子束焊接组件（4）包括聚焦系统（41）、电子束（42）和电子枪系统（43），所述电子枪系统（43）位于所述聚焦系统（41）的上方，且所述聚焦系统（41）对称分布在所述电子枪系统（43）发出的电子束（42）两侧；

所述刮膏体组件（6）包括刮膏体基座（62）、一次刮膏体平整装置（63）和二次刮膏体平整装置（61），所述一次刮膏体平整装置（63）和二次刮膏体平整装置（61）均安装在所述刮膏体基座（62）的底部，所述一次刮膏体平整装置（63）包括一次橡胶毛刷（631）、一次橡胶毛刷支撑座（632）和一次刮膏体高度调整装置（633），所述一次刮膏体高度调整装置（633）固定安装在所述刮膏体基座（62）底部，所述一次刮膏体高度调整装置（633）的底部固设有一次橡胶毛刷支撑座（632），所述一次橡胶毛刷支撑座（632）的底部固设有若干一次橡胶毛刷（631）；

所述二次刮膏体平整装置（61）包括二次橡胶毛刷（611）、二次橡胶毛刷支撑座（612）、预紧装置（613）和二次刮膏体高度调整装置（614），所述二次刮膏体高度调整装置（614）固定安装在所述刮膏体基座（62）底部，所述二次刮膏体高度调整装置（614）的底部固设有二次橡胶毛刷支撑座（612），所述二次橡胶毛刷支撑座（612）的底部固设有若干二次橡胶毛刷（611），所述二次刮膏体高度调整装置（614）外套设有预紧装置（613）；

所述注膏体组件（7）包括膏体箱（71）、注膏体枪固定装置（72）和注膏体枪（73），所述膏体箱（71）用于盛装TiB₂膏体，所述膏体箱（71）的底部固设有注膏体枪固定装置（72），所述注膏体枪（73）安装在所述注膏体枪固定装置（72）底部，且所述注膏体枪（73）与水平面成60度夹角，所述膏体箱（71）与所述注膏体枪固定装置（72）和注膏体枪（73）连通；

步骤S3的具体操作包括以下步骤，

S301：将步骤S1中预处理后的Ti₂AlNb基合金使用夹持组件（2）固定在传送带（13）上，后工件（31）和前工件（32）之间留有缝隙（33）；

S302：将步骤S2中制备得到的装TiB₂膏体装入膏体箱（71）中；

S303：关闭电子束焊机真空工作腔，并抽真空；

S304：启动输送组件（1）、超声波振动组件（5）、刮膏体组件（6）和注膏体组件（7），直至将后工件（31）和前工件（32）之间的缝隙（33）二次涂抹完成；

S305：调整电子束焊接组件（4），使电子枪系统（43）发出的电子束（42）束斑直径覆盖TiB₂覆盖区域，设定焊接参数；

S306：启动电子束焊接组件（4）和超声波振动组件（5），在超声波辅助作用下进行焊接；

S307：关掉电子束焊接组件（4），使TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头自然冷却至室温，打开电子束焊机真空工作腔，取出。

2.根据权利要求1所述的一种提高Ti₂AlNb真空电子束焊焊缝高温塑性的方法，其特征在于，步骤S1的具体操作包括以下步骤，

S101：将Ti₂AlNb基合金置于钢质平板上，用200目砂纸打磨表面，使表面粗糙度达Ra6.3-12.6μm；

S102：用丙酮清洁Ti₂AlNb基合金表面；

S103：用无水乙醇清洗，晾干使表面洁净。

3.根据权利要求2所述的一种提高Ti₂AlNb真空电子束焊焊缝高温塑性的方法，其特征在于，步骤S2的具体操作包括以下步骤，

S201：将粒度为15-53μm、纯度为99.9％的TiB₂粉末，用无水乙醇清洗，使粉末洁净；

S202：将清洗后的TiB₂粉末置于干燥箱中干燥；

S203：将干燥后的TiB₂粉末与羟乙基黏液混合并搅拌均匀，形成TiB₂膏体。

4.根据权利要求3所述的一种提高Ti₂AlNb真空电子束焊焊缝高温塑性的方法，其特征在于，步骤S4的具体操作包括以下步骤，

S401：对TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头进行X射线检测；

S402：对TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头上中下各部分分别进行微观形貌分析；

S403：对TiB₂均匀合金化Ti₂AlNb基合金真空电子束焊接接头进行高温拉伸测定，评价高温塑性指标伸长率。

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