论文部分内容阅读
Ti2AlNb基合金属于Ti-Al系金属间化合物,具有密度低、比强度高和抗氧化性能好等突出特点被视为有助于通过减轻质量的同时获得理想性能的应用于发展航空航天飞行器发动机产业的理想轻密度高温结构材料。本文采用厚度为70μm的Ti-Cu-Zr基非晶薄带作为中间层瞬间液相(Transient Liquid Phase,TLP)扩散连接Ti2AlNb基合金,确定Ti元素含量不变,Cu/Zr分别为5,3和1以及Cu/Zr=5并添加微量元素(Fe,Ag,Si,Sn四种)。研究不同连接工艺和不同成分中间层材料对所获接头的组织及力学性能的影响。采用中间层Ti51.8Cu40Zr7.9(#2:Cu/Zr=5)TLP连接Ti2AlNb基合金,观察工艺参数对所获得接头的显微组织、显微硬度分布、剪切强度以及断口形貌的影响。结果表明当连接温度较高及保温时间较长时,母材与中间层扩散充分,但是由于连接温度的过高,母材与中间层均发生再结晶,生成大量粗大晶粒,并且大晶粒晶界直接贯穿接头;接头的显微硬度随着连接温度的升高与保温时间的延长而增大,拉剪试验的断裂位置也随之从接头的中心区域转移到母材区域。研究了采用不同Cu/Zr比值的中间层在相同连接工艺下所获得接头的显微组织、显微硬度分布、剪切强度以及断口形貌的影响。结果表明三种Cu/Zr比值的中间层在各种连接工艺下均能获得完整的接头,随着Cu/Zr比值的增加,接头区域的针状固溶体尺寸增大,并且接头区域的Cu元素的含量趋于均匀;当连接温度为1000℃,保温时间为1h所获得接头的拉剪断裂位置均在接头与母材的界面附近,并且随着Cu/Zr比值的增加,接头的断裂方式转变为脆性断裂。研究了采用添加微量元素的中间层Ti47Cu38Zr7.4X(#1:Cu/Zr=5)作为中间层TLP扩散连接Ti2AlNb基合金在不同连接工艺下所获接头的显微组织,显微硬度分布,剪切强度以及断口形貌的影响。结果表明使用添加微量元素的中间层可以在较低的连接温度下获得完整的连接接头,并且在各种连接工艺下均会出现平行贯穿整个接头的区别于接头其他区域组织的形态,采用能谱分析发现该组织富含Si元素。接头区域的显微硬度随着保温时间的延长而增大,最高可达563.5HV,高于没有添加微量元素的中间层(#2:Cu/Zr=5)在相同连接工艺下所获得接头的显微硬度;剪切强度远远低于没有添加微量元素的中间层(#2:Cu/Zr=5)在相同连接工艺下所获得接头的剪切强度,并且通过能谱分析发现在断口区域发现了大量的Si元素,说明拉剪试验的断裂位置为接头的中心区域。