【摘 要】
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高Nb-TiAl合金由于具有低密度、高比强度、比刚度、良好的抗蠕变和耐高温疲劳性能等,作为新一代轻质高温结构材料,在航空航天领域具有重要的应用前景。Ti Al合金的广泛应用必须依赖可靠的连接技术。扩散焊由于结合区域无凝固组织故无气孔和裂纹等熔焊缺陷,接头质量高,被广泛用于金属或非金属的同质/异质连接,是最具应用前景的连接技术之一。研究表明,在母材表面制备合适的过渡层能显著提高表面原子的扩散能力,改
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高Nb-TiAl合金由于具有低密度、高比强度、比刚度、良好的抗蠕变和耐高温疲劳性能等,作为新一代轻质高温结构材料,在航空航天领域具有重要的应用前景。Ti Al合金的广泛应用必须依赖可靠的连接技术。扩散焊由于结合区域无凝固组织故无气孔和裂纹等熔焊缺陷,接头质量高,被广泛用于金属或非金属的同质/异质连接,是最具应用前景的连接技术之一。研究表明,在母材表面制备合适的过渡层能显著提高表面原子的扩散能力,改善接头的连接性能。双辉等离子渗金属技术利用离子轰击和由其产生的高温促进涂层向基体内部的扩散形成冶金结合,获得高质量的过渡层。本文采用该技术在高Nb-Ti Al合金表面制备了Ti和Nb改性层,对其扩散焊接性能进行了研究。研究内容及结果如下:（1）在800℃~950℃范围内利用双辉等离子表面冶金技术在高Nb-Ti Al表面制备了Ti和Nb涂层。Ti涂层表面呈现胞状突起,在850℃时涂层最为均匀致密,之后随温度的升高呈现连续的胞状凸起结构。Nb涂层表面呈现棱锥形貌,并且随着沉积温度的升高,晶粒尺寸增大,并且在大晶粒晶界处出现了小晶粒。Ti涂层的粗糙度随温度的升高先减少后增大,在850℃时制得的涂层最为平整。Nb涂层的粗糙度随温度的升高而逐渐增大,与Ti涂层相比,Nb涂层的粗糙度更小。Ti涂层和Nb涂层的显微硬度均小于高Nb-Ti Al合金基体,并且随沉积温度的升高而呈现出缓慢降低。（2）不同渗Ti温度下的γ-Ti Al合金使用Al/Ni/Al作为中间层进行扩散焊接后,由基体向焊缝中心可以分为5层:I层（Ti3Al+Al3Ni Ti2（τ3））,II层（Al Ni2Ti（τ4））,III层（Ni3Al4）,IV层（富Al-Ni）,V层（Ni）。在900℃渗Ti涂层的焊后剪切强度为35.42 MPa。在750℃~850℃范围内随着焊接温度的升高,接头II层中的富Ti相由絮状转变为颗粒状α2Ti+Al Ni2Ti（τ4）析出,接头强度呈现先升高后降低,当焊接温度为800℃时接头强度达到最大值64.8 MPa。（3）不同渗Nb温度下使用Ti/Ni/Ti作为中间层的样品焊后的接头组织由基体向焊缝中心可以分为4层:I层（Nb涂层与基体扩散层）、II层（含有少量Al Nb2的Ti-Nb互溶区）、III层（富Ti-Ti Ni层）、IV层（近等原子比Ti Ni层）。在850℃渗Nb涂层的焊接后剪切强度最高为37.2 MPa。在900℃时焊接接头扩散良好,剪切强度达到最大值82.0 MPa。
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