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Ti2AlNb基合金連接性問題綜述

2019-08-20 01:48:14鄒儉英李洪宇
中國材料進(jìn)展 2019年7期
關(guān)鍵詞:基合金中間層母材

鄒儉英,李洪宇

(1.中國石油大學(xué)(華東)理學(xué)院,山東 青島 266580)(2.山東科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院,山東 青島 266590)

1 前 言

Ti-Al系金屬間化合物被認(rèn)為是鎳基高溫合金的理想替代材料,其中Ti2AlNb基合金(又稱O相合金)具有更好的室溫塑性和屈服強(qiáng)度組合,也有很高的斷裂韌性、氧化抗力以及蠕變抗力等,尤其具有比鎳基高溫合金IN718更高的比強(qiáng)度,因而成為近年來的研究熱點(diǎn)。Ti2AlNb基合金起源于Nb改良的Ti3Al基合金,該系合金性能對成分和組織較為敏感,因而Nb元素的添加在改善合金綜合性能的同時也不可避免地影響其連接性。近10年來,已有不少學(xué)者對Ti2AlNb基合金的連接性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,但尚未見到較為全面系統(tǒng)的總結(jié)性報道。本文在自有研究和閱讀大量國內(nèi)外文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,對Ti2AlNb基合金的連接性問題進(jìn)行綜合評述,內(nèi)容包括同材及異材連接、常用各種連接方法等,著重評述接頭組織、機(jī)械性能及焊縫形成機(jī)理等,以供后續(xù)研究人員參考和借鑒。

2 Ti2AlNb基合金同材連接

Ti2AlNb基合金同材連接方法以熔焊和擴(kuò)散焊居多,也有研究采用釬焊和摩擦焊。

2.1 熔焊

電子束焊接和激光焊接均具有能量密度高、焊接得到的工件變形小、易于實(shí)現(xiàn)集成化和自動化等優(yōu)點(diǎn),屬高精度、高效率的連接方法,在滿足使用要求的前提下,往往成為優(yōu)先選項。以往研究表明許多熔焊方法可以成功連接Ti3Al基合金,因而電子束焊接和激光焊接被廣泛用于Ti2AlNb基合金。

2.1.1 電子束焊接

對于Ti2AlNb基合金的電子束焊接,研究結(jié)果大致相似[1-5](包括作者所述[1]):容易獲得無缺陷接頭,焊態(tài)焊縫組織基本由單一有序的B2相組成;而母材包括α2+β/B2+O三相,焊縫與母材組織嚴(yán)重不連續(xù),組織不連續(xù)必然造成性能的不連續(xù)。此外,焊后高冷速常常帶來較大的殘余應(yīng)力,這加劇了焊態(tài)接頭的硬脆性。

由于B2相為亞穩(wěn)相,在高溫時會發(fā)生相變,因而對焊態(tài)件的性能測試沒有實(shí)際意義。為了改善和穩(wěn)定接頭組織和性能,焊后熱處理(PWHT)是必需的,且可消除接頭殘余應(yīng)力。焊后熱處理大致溫度范圍根據(jù)圖1所示相圖確定,在不同相區(qū)B2相中會析出O和/或α2相,得到β/B2+O兩相或α2+β/B2+O三相[6];熱處理溫度升高會增大析出相尺寸(圖2),合理控制熱處理溫度和時間可以獲得和母材接近的焊縫組織(圖2d與2a的相組成接近),從而得到和母材接近的接頭性能。

圖1 Ti-22Al-Nb合金相圖[6]Fig.1 Phase diagram of Ti-22Al-Nb[6]

圖2 Ti2AlNb合金電子束焊接接頭焊后熱處理前后的SEM-BSE照片[1]:(a)基材(黑色等軸相為α2,亮的部分為基體β/B2,灰色部分為O相);(b)焊態(tài)熔合區(qū)(由單一B2相組成);經(jīng)900 ℃/2 h(c)和 1000 ℃/2 h(d)焊后熱處理的熔合區(qū)Fig.2 SEM-BSE images of electron beam welding Ti2AlNb joint before and after PWHT[1]:(a) base metal (the dark equiaxed phase is α2, the light part is β/B2 matrix and the gray part in matrix is O);(b) fusion zone(composed of single B2);fusion zone PWHTed at 900 ℃/2 h (c) and 1000 ℃/2 h (d)

特別地,Chen等[5]同時研究了焊件在室溫及650 ℃下的拉伸性能。結(jié)果表明:合適的焊后熱處理可得到接近甚至高于母材的室溫和高溫抗拉強(qiáng)度,且接頭延伸率均達(dá)到母材的50%。室溫時斷裂發(fā)生在熔合區(qū)/熱影響區(qū)/母材之間,為穿晶斷裂,因熱處理時O相僅從B2晶內(nèi)析出,原B2晶界仍在;而高溫時斷裂發(fā)生在熔合區(qū)內(nèi)部,為沿晶斷裂,因B2晶界會有第二相粒子析出,造成晶界弱化。

2.1.2 激光焊接

激光焊接得到的焊縫組織與電子束焊接類似[7, 8],焊態(tài)焊縫由單一B2相構(gòu)成,也需進(jìn)行焊后熱處理,O相的析出可顯著提高接頭抗拉強(qiáng)度及塑性。焊件的室溫抗拉強(qiáng)度接近母材的90%,在650 ℃下的抗拉強(qiáng)度達(dá)母材的87.5%,且室溫及高溫均有約5.2%的延伸率,接近母材的50%。室溫時為穿晶斷裂,而高溫時為沿晶斷裂,分析機(jī)理如文獻(xiàn)[5]。采用連續(xù)激光焊接比脈沖激光焊接效果好,前者容易獲得無缺陷、成型好的焊縫,后者易出現(xiàn)氣孔。

Chen等[9]也得到接近母材室溫抗拉強(qiáng)度和約為母材延伸率50%的焊件,這與文獻(xiàn)[8]相同;但650 ℃下的抗拉強(qiáng)度僅為母材的50%,且?guī)缀鯚o塑性。室溫斷裂發(fā)生在母材區(qū);高溫斷裂發(fā)生在熔合區(qū)內(nèi)部。此處高溫性能的嚴(yán)重惡化,同樣被認(rèn)為O相在B2晶界形核長大引起晶界粗化所致,但仍有待進(jìn)一步探究。

Jiao等[10]對經(jīng)焊后熱處理后的激光焊接接頭進(jìn)行了970 ℃高溫拉伸實(shí)驗(yàn),采用電子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)技術(shù)分析了拉伸前后母材和熔合區(qū)組織變化,得出1030 ℃退火后母材和熔合區(qū)之間的組織連續(xù)性較好,可得到變形均勻的接頭,此時試件斷裂發(fā)生在母材區(qū)。

2.2 擴(kuò)散焊

擴(kuò)散焊(擴(kuò)散連接)可分為直接擴(kuò)散焊(非超塑性狀態(tài)下)、加中間層的擴(kuò)散焊和超塑成型/擴(kuò)散焊3種,其特點(diǎn)均是主要在固態(tài)下進(jìn)行,母材不涉及熔化過程,可以很大程度減少或避免熱應(yīng)力引起的開裂問題,是一種質(zhì)量較為穩(wěn)定可靠的連接方法。

對Ti2AlNb基合金的擴(kuò)散連接研究表明[11-16]:連接溫度、連接壓力和保溫時間3個工藝參數(shù)中,連接溫度起主導(dǎo)作用,連接溫度高可增強(qiáng)原子擴(kuò)散能力,易于實(shí)現(xiàn)界面冶金結(jié)合,但溫度過高會引起母材相變,從而改變原材料的性能,這是不希望發(fā)生的;連接壓力可影響接頭變形及界面再結(jié)晶,壓力過小界面不能實(shí)現(xiàn)較好的物理接觸,壓力過大則整體焊件可能出現(xiàn)較大變形,這也不利于實(shí)際結(jié)構(gòu)件的精度控制,應(yīng)避免;保溫時間影響相對較小,取決于連接溫度和連接壓力,能讓原子充分?jǐn)U散、初始界面消失即可。綜上,連接溫度宜選在α2+B2相區(qū)且盡量遠(yuǎn)離B2單相區(qū);連接壓力取決于母材強(qiáng)度,一般在控制焊件變形量<5%的前提下取大值;保溫時間需具體實(shí)驗(yàn)來優(yōu)化,時間短可提高連接效率。只要連接工藝適當(dāng),可獲得與基材接近的焊縫組織和接頭性能,拉伸斷裂位置甚至可由焊縫轉(zhuǎn)至基材。

直接擴(kuò)散焊(非超塑性狀態(tài)下)工藝簡單,是擴(kuò)散焊中的首選方法。作者[11]曾對Ti-24Al-17Nb-0.5Mo合金(原子數(shù)分?jǐn)?shù), %,下同)進(jìn)行了擴(kuò)散連接,在溫度、壓力和時間均不足時,原始連接線清晰可見(圖3a),接頭性能較差;在1000 ℃/ 20 MPa/1.5 h連接條件下,界面形成細(xì)小的再結(jié)晶等軸晶粒(圖3b),接頭拉伸強(qiáng)度達(dá)到同條件下的母材值,且拉伸斷裂發(fā)生在母材。鄒貴生等[12]對Ti-22Al-25Nb合金進(jìn)行了擴(kuò)散連接,在1020 ℃連接條件下,接頭強(qiáng)度在室溫和650 ℃下分別為原始母材的84%和81%;連接溫度為1080 ℃時,接頭強(qiáng)度更高,但母材中B2相明顯粗化且O相顯著減少。Chu等[13]著重研究了表面粗糙度對界面組織演變和孔洞收縮過程的影響,并采用EBSD技術(shù)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)粗糙表面比拋光過的表面更有利于連接,因?yàn)榇植诒砻婵墒菇缑姘l(fā)生動態(tài)再結(jié)晶,形成跨越連接線的細(xì)小等軸α2相,從而具有更高的接頭強(qiáng)度,剪切斷裂發(fā)生在遠(yuǎn)離界面的基材中。

圖3 Ti2AlNb合金在不同工藝參數(shù)下連接后的接頭界面組織[11]: (a) 980 ℃/15 MPa/1 h; (b) 1000 ℃/20 MPa/1.5 h(箭頭所指方向?yàn)榻缑孢B接線)Fig.3 Microstructures of diffusion bonding Ti2AlNb interface made at different parameters[11]:(a) 980 ℃/15 MPa/1 h; (b) 1000 ℃/20 MPa/1.5 h (the arrows point to the interface)

加中間層(中間層熔化或不熔化)的擴(kuò)散連接可以降低連接溫度,改善界面接觸和增強(qiáng)互擴(kuò)散能力,提高接頭性能。但中間層材料的選擇很關(guān)鍵,需避免不利相的產(chǎn)生。鄒貴生等[14]對Ti-22Al-25Nb合金進(jìn)行了加中間層的液相過渡擴(kuò)散連接,結(jié)果表明:用Ti-15Cu-15Ni作中間層時,在990 ℃/90 min(400 ℃前加壓20 MPa,后撤壓)連接條件下,接頭強(qiáng)度在室溫和650 ℃下分別達(dá)原始母材的95%和81%;與直接擴(kuò)散連接[12]相比,在更低的連接溫度下獲得了更高的接頭強(qiáng)度。Cai等[15]對Ti-21Al-23Nb-0.4Mo合金用Ti/Ni作中間層進(jìn)行了液相過渡擴(kuò)散連接,在1180 ℃/3 KPa/20 min連接條件下得到的室溫剪切強(qiáng)度最高(428 MPa),且有很好的高溫剪切強(qiáng)度(500,650,800 ℃分別為423,407,338 MPa);新硬脆金屬間化合物相的形成嚴(yán)重?fù)p害了接頭性能。

超塑成型/擴(kuò)散焊由于是在材料處于塑性好的狀態(tài)下連接,故常用于制造形狀復(fù)雜的薄板組件。Wang等[16]和Du等[17]分別對Ti-22Al-24Nb合金和Ti-22Al-27Nb合金進(jìn)行了超塑成型/擴(kuò)散焊研究。首先獲得優(yōu)化的超塑成型工藝參數(shù),即找出較大延展率對應(yīng)的溫度和應(yīng)變速率,再在此溫度下進(jìn)行材料的擴(kuò)散連接。Wang等[16]在960 ℃/20.83 MPa/2 h連接條件下,獲得的接頭最高剪切強(qiáng)度為766.7 MPa。Du等[17]在970 ℃/10 MPa/2 h下,獲得的接頭剪切強(qiáng)度為308 MPa,增大連接壓力可得到更高的接頭強(qiáng)度,但同時會使母材嚴(yán)重變形;他們還指出超塑成型/擴(kuò)散焊過程會使材料拉伸性能明顯下降(因經(jīng)歷熱循環(huán)、塑性變形以及和環(huán)境的反應(yīng)等)。

2.3 釬焊

釬焊的特點(diǎn)是母材不需要熔化,僅釬料熔化潤濕母材,填充接頭間隙,無需兩側(cè)母材直接接觸,這樣可減小接頭界面殘余應(yīng)力;一般不需加壓或施加小的壓力即可。釬料的選擇是重點(diǎn)和難點(diǎn)。

Wang等[18]對Ti-22Al-25Nb合金進(jìn)行了釬焊連接研究,采用Ti-Ni-Nb作釬料,在1180 ℃/2.5 KPa /20 min連接條件下得到的接頭室溫剪切強(qiáng)度最高,為318 MPa(650 ℃為278 MPa),形成的金屬間化合物相與文獻(xiàn)[15]大致相同。

2.4 其它焊接方法

摩擦焊作為一種固相連接方法,靠摩擦生熱及塑性變形使界面發(fā)生擴(kuò)散和再結(jié)晶;對基體狀態(tài)要求嚴(yán)格,這增加了復(fù)雜性和成本;主要用于特殊形狀如軸對稱組件的焊接。Chen等[19-21]對Ti2AlNb合金進(jìn)行了線性摩擦焊的系列研究。焊態(tài)接頭由B2相及少量O相和α2相組成;接頭室溫拉伸強(qiáng)度為1136 MPa,接近母材。焊后熱處理,由于O相的析出強(qiáng)化作用,接頭拉伸強(qiáng)度進(jìn)一步提高;但焊后熱處理溫度高達(dá)1000 ℃時,焊縫組織粗化導(dǎo)致接頭延展率降低。

電阻點(diǎn)焊是一種高效率、高度自動化的焊接方法,廣泛用于生產(chǎn)板材部件。Cai等[22]對Ti2AlNb合金進(jìn)行了電阻點(diǎn)焊研究,發(fā)現(xiàn)焊件易出現(xiàn)再熱裂紋,分析表明O相(強(qiáng)化相)的析出和殘余應(yīng)力共同導(dǎo)致了開裂,提高加熱速率、熱處理前減小機(jī)械應(yīng)力是兩種有效的解決辦法。

3 Ti2AlNb基合金異材連接

Ti2AlNb基合金異材連接方法也以熔焊和擴(kuò)散焊為主;其次是釬焊、線性摩擦焊等。對Ti2AlNb基合金異材連接研究較多的是其與其它Ti/Ti-Al系合金的連接。

3.1 熔焊

3.1.1 電子束焊接

Tan等[23]對Ti-22Al-25Nb/TC11鈦合金進(jìn)行了電子束焊接,分析了其接頭組織、顯微硬度和機(jī)械性能。焊縫由B2+大量O/α2組成(圖4a),附近熱影響區(qū)組織也因經(jīng)歷β以上轉(zhuǎn)變溫度而發(fā)生部分相變。TC11側(cè)熱影響區(qū)主要由馬氏體α′相構(gòu)成,硬度比Ti合金基體高;O合金側(cè)熱影響區(qū)主要由較軟的B2相構(gòu)成,硬度比O合金基體低。所得焊件拉伸強(qiáng)度達(dá)1100 MPa(高于Ti合金基體),延伸率為13%,斷裂均發(fā)生在Ti合金基材中,斷口分析表明為典型韌性斷裂。相比之下,劉瑩瑩等[24]對Ti3Al合金Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11進(jìn)行電子束焊接,得到的焊縫組織主要由粗大β/B2晶粒組成(圖4b),兩側(cè)熱影響區(qū)組織與前相似;在焊接工藝參數(shù)與前相近條件下,得到焊件最高拉伸強(qiáng)度為985 MPa,延伸率為3.2%,斷裂均發(fā)生在Ti3Al合金基材中??梢?,母材β穩(wěn)定元素Nb含量不同,引起材料焊接性的明顯變化。

圖4 Nb含量不同的Ti2AlNb母材與TC11經(jīng)電子束焊接的焊縫組織的SEM照片:(a)Ti-22Al-25Nb/TC11接頭熔合區(qū)[23];(b)Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11接頭熔合區(qū) (單一B2相)[24]Fig.4 SEM images of fusion zones of electron beam welded TC11 and Ti2AlNb with different Nb contents: (a) Ti-22Al-25Nb/TC11 fusion zone[23]; (b) Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11 (single B2)[24]

姚澤坤等[25-28]還研究了焊后變形及焊后熱處理對Ti2AlNb/TC11合金接頭組織和性能的影響。只進(jìn)行PWHT(950 ℃/1 h+ 680 ℃/4 h)時,焊縫組織脆性增加, 室溫沖擊時發(fā)生穿晶解理斷裂;而先經(jīng)980 ℃等溫?zé)嶙冃?,再進(jìn)行PWHT(950 ℃/1 h+600 ℃/4 h)時,晶界及晶內(nèi)位錯增多,組織得到細(xì)化,獲得了良好的綜合力學(xué)性能。但變形溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在兩種合金的共同變形溫度區(qū)間內(nèi)。

3.1.2 激光焊接

Shen等[29]對Ti-22Al-25Nb/TA15鈦合金進(jìn)行了單束/雙束激光焊接對比研究,結(jié)果表明:單束焊接冷速快,熔合區(qū)由單一B2相組成;雙束焊接由于冷速下降,熔合區(qū)出現(xiàn)了O相。雙束焊接接頭硬度高于單束焊(因B2相較軟)。進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn)時,兩者都斷在焊縫,但單束的為準(zhǔn)解理斷裂;雙束的為韌性斷裂,拉伸強(qiáng)度和延展率也更高。

3.2 擴(kuò)散焊

作者[30]曾對Ti2AlNb/TiAl合金(名義成分分別為Ti-22Al-23Nb-2Ta和Ti-46.2Al-2Cr-2Nb-0.15B)進(jìn)行了直接擴(kuò)散連接研究,通過SEM/EDS、TEM、XRD等技術(shù)對界面進(jìn)行了物相鑒定,分析了界面組織形成機(jī)制及其與接頭性能之間的關(guān)系,優(yōu)化了連接工藝參數(shù)。結(jié)果表明:界面易形成新的硬脆金屬間化合物Al(Nb,Ti)2相(圖5a界面發(fā)白相),其與α2-Ti3Al相呈伴生狀態(tài),應(yīng)該是TiAl合金中的Al原子大量擴(kuò)散進(jìn)入Ti2AlNb合金中,發(fā)生類共析反應(yīng)Ti2AlNb(B2) +Al→Al(Nb,Ti)2+Ti3Al(α2),但其根本原因在于動力學(xué)上Al和Nb的擴(kuò)散能力不同(前者擴(kuò)散速度遠(yuǎn)大于后者)。在1000 ℃/20 MPa/60 min連接條件下,獲得接頭最高剪切強(qiáng)度約260 MPa,達(dá)TiAl母材的80%。需要說明的是,接頭強(qiáng)度對界面組織極為敏感,只有嚴(yán)格控制Al(Nb,Ti)2相的量才能獲得高強(qiáng)度接頭。

圖5 Ti2AlNb合金與異材連接接頭形成的新金屬間化合物(SEM照片):(a)界面形成不同于母材的AlNb2(發(fā)白相)[30];(b)界面由6個復(fù)雜反應(yīng)層組成(A→F)[32]Fig.5 SEM images of Ti2AlNb and dissimilar alloy welded joint with new intermetallics:(a) precipitation of AlNb2 (the bright particles) on the interface[30]; (b) interface containing six complex reaction layers[32]

錢錦文等[31-33]對Ti2AlNb/GH4169兩種材料進(jìn)行了直接擴(kuò)散連接和加不同中間層的擴(kuò)散連接研究。直接擴(kuò)散連接時,接頭未焊合,這是因?yàn)榻缑嫘纬啥喾N脆性金屬間化合物且兩種材料熱膨脹系數(shù)相差大。采用Mo作中間層時,接頭很脆;采用Ta或Nb作中間層時,Ti2AlNb側(cè)均連接良好,高溫合金側(cè)均出現(xiàn)裂紋;用Nb+Ni作中間層,獲得了良好的連接,接頭剪切強(qiáng)度達(dá)460 MPa,界面生成6層反應(yīng)層(圖5b),剪切測試時接頭沿Ni6Nb7相層斷裂,故其為不利相,又根據(jù)熱力學(xué)理論分析預(yù)測Ni6Nb7為Ni-Nb固-固界面反應(yīng)的初生相,是不可避免的。

李萬青等[34]對Ti2AlNb/Ti3Al合金(名義成分分別為Ti-17Al-25Nb和Ti-23Al-17Nb)進(jìn)行了直接擴(kuò)散連接,研究了連接溫度、連接壓力、保溫時間等對接頭界面組織形貌及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:接頭典型組織結(jié)構(gòu)為Ti3Al/O相+α2相過渡層/富B2層/Ti2AlNb,認(rèn)為富B2相區(qū)的形成是由于Al原子擴(kuò)散較快、Nb原子保留下來所致。在1000 ℃/5 MPa/60 min連接條件下,獲得的接頭室溫抗剪強(qiáng)度為635 MPa,室溫抗拉強(qiáng)度為795 MPa,均斷裂于Ti3Al母材一側(cè)(焊后Ti3Al母材的抗拉強(qiáng)度下降至原始母材的76%)。連接溫度低于950 ℃或保溫時間小于60 min會導(dǎo)致未焊合等缺陷;溫度高于1050 ℃或保溫時間超過120 min則導(dǎo)致Ti3Al發(fā)生相變。

魏紅梅等[35]在前基礎(chǔ)上[33]采用鈦箔作中間層對Ti2AlNb/Ti3Al合金進(jìn)行了擴(kuò)散連接,研究了中間層厚度、連接溫度、保溫時間等對接頭界面組織形貌及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:接頭組織結(jié)構(gòu)為Ti3Al/α+β雙相組織/富B2相/Ti2AlNb,在鈦箔厚度為10 μm、900 ℃/5 MPa/120 min的連接條件下,接頭組織性能最佳;鈦箔厚度增加會導(dǎo)致Ti,Al,Nb等元素擴(kuò)散不均;加入鈦中間層可降低連接溫度,減小高溫?zé)嵫h(huán)對母材性能的損傷,接頭抗拉強(qiáng)度增至906 MPa。

3.3 釬焊

Cao等[36]對Ti2AlNb/TiAl合金進(jìn)行了釬焊連接,用Ti-27Co作釬料,研究了接頭組織和性能關(guān)系。焊縫形成多層結(jié)構(gòu),包括α2-Ti3Al、β-Ti、TiCo、Ti2Co和B2相,其中Ti2Co相硬度和彈性模量最高,惡化了接頭性能;而β-Ti+TiCo組合具有最好的變形能力。在1100 ℃/20 KPa/10 min連接條件下,得到的接頭最高室溫剪切強(qiáng)度為223 MPa。

3.4 其它焊接方法

譚立軍等[37, 38]對Ti-22Al25Nb/TC11合金進(jìn)行了線性摩擦焊及焊后熱變形研究,結(jié)果表明:通過適當(dāng)工藝可獲得結(jié)合完好的接頭;Ti2AlNb側(cè)接頭因發(fā)生B2轉(zhuǎn)變而硬度較低,Ti合金一側(cè)因形成針狀馬氏體而硬度升高;適當(dāng)?shù)淖冃螠囟瓤傻玫杰浻蚕啾壤m中的相組成(B2相基體內(nèi)生成一定強(qiáng)化相),同時能細(xì)化焊件各部位的顯微組織,改善接頭性能(經(jīng)980 ℃熱變形后,得到的焊件最高拉伸強(qiáng)度為1210 MPa、延伸率為12.5%)。

4 結(jié) 語

與其它Ti-Al系合金相比,Nb元素的添加提高了材料的熔點(diǎn)和有序化溫度。Nb作為β穩(wěn)定元素,使材料在高溫連接中更易發(fā)生β轉(zhuǎn)變并以有序B2相保存下來,這是熔焊中熔合區(qū)常由單一B2相構(gòu)成的主要原因。另一方面,Nb元素易與其它元素結(jié)合形成新的硬脆金屬間化合物,這是Ti2AlNb合金與異材連接中常遇見的問題。

由于Ti2AlNb合金的相變特性,不論是同材連接還是異材連接,常用連接方法存在的問題相似,現(xiàn)總結(jié)于表1,供相關(guān)研究人員參考。

表1 各種連接方法的比較

由于Ti2AlNb合金旨在替代Ni基高溫合金用于航空發(fā)動機(jī)等場合,故其連接件的高溫性能研究尚少;連接技術(shù)還不夠成熟,缺乏對工藝參數(shù)、界面組織、接頭性能之間關(guān)系的系統(tǒng)而深入的研究。要想在大型結(jié)構(gòu)件和復(fù)雜零部件中得到應(yīng)用,有必要加大投入Ti2AlNb合金連接的研究工作,以加速其實(shí)用化進(jìn)程。

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