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卫星姿控装置薄壁钛导管要求材料既要有良好的耐腐蚀性又要具有良好的耐高温性能,同时其对质量和精度有着严格的要求。TA15钛合金以其良好的热稳定性和焊接性能,以及可在500℃工作温度条件下长时间服役等特点,其在该领域的应用潜力巨大。因此,工程实际应用对材料连接提出了新的课题。然而,采用常规焊接方法,接头易产生变形和缺陷,从而影响精度和可靠性。采用钛基钎料进行真空钎焊成为一种可行有效的途径,但常规钛基钎料存在脆性大、难成形、熔点高且不易装配等问题。针对以上问题,本文提出采用钛基非晶钎料真空钎焊的方法,从钎料设计的基本原则出发,通过钎料成分控制和优化,制备出性能优异的钛基非晶钎料,并重点研究了不同钎料和钎焊工艺参数对TA15钛合金钎焊接头界面组织演变、力学性能和焊缝硬度分布的影响规律。本文从一系列钛基钎料中优选出FM3(Filler Metal3, TiZr22Cu20Ni15), FM8(TiZr28Cu15M15)以及FM15(TiZr35Cul0Ni9Co6)三种钎料。三种钎料的液相线温度在830-855℃区间,远低于母材TA15钛合金的β相转变温度,并且具有良好的润湿性和非晶形成能力。通过急冷得到的非晶钎料箔带厚度在60-80μm区间,非常利于钎焊装配和填隙。FM3和FM8属于Ti-Zr-Cu-Ni系钎料,随着钎焊温度的升高,焊缝组织由钎料原始p相中开始析出α相,并从针状向板条状、层片状演变,原始p相不断减少。随着钎焊温度升高,钎料中活性β稳定元素向母材大量扩散,使得母材晶粒被溶蚀,界面向母材侧推进,焊缝不断变宽。焊缝区域显微硬度随温度的提高呈先升高后降低的趋势,在950℃条件下硬度达到最大值,并且在该温度下保温40min时两种钎料接头室温拉伸强度均达到最大值,分别为372±16.6MPa和329±13.8MPa。但FM3钎料接头界面元素分布更均匀,接头力学稳定性和韧性比FM8钎料优异。通过增加Ti-Zr-Cu-Ni钎料中Zr的含量并添加惰性β稳定元素Co,促进了钎料与母材的润湿,使得FM15钎料润湿性最优。Co元素的添加缓解了活性β稳定元素Cu和Ni的局部富集,钎料对母材溶蚀比Ti-Zr-Cu-Ni钎料明显改善。相同工艺参数下TA15钛合金接头强度得到显著提高。在较低的钎焊温度条件下,钎料与母材作用明显,焊缝中即形成短粗的条块状α相并均匀分布。随着钎焊温度升高到950℃,钎料与母材元素扩散加强,α和β相稳定元素在各相中的强化作用达到最大化,使得焊缝中物相显微硬度达到最大值。在950℃保温30min时FM15接头室温拉伸强度到达最大值403±18.5MPa。在各工艺条件下,接头均表现出脆性断裂的特征。