[发明专利]钛合金与合金钢激光搭接钎焊工艺

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其是钛合金与合金钢异种金属激光焊接工艺。

背景技术

增压器是发动机关键部件之一，其中涡轮轴采用合金钢，涡轮盘目前大多采用镍基高温合金，与镍基合金相比，钛合金具有高比强度，随着对发动机性能要求的提高，钛合金取代镍基合金已成为增压器发展的必然趋势。因此，钛合金与合金钢焊接是未来发动机增压器制造的一项关键技术。

钛合金与合金钢焊接容易形成Ti-Fe(钛-铁)金属间化合物，使焊缝出现脆化现象，极易导致焊缝开裂。已知的技术中，有采用摩擦焊对钛铝合金与合金钢异种金属实施焊接，如文献1，Susumu Isobe，Toshiharu Noda，Hiroshi Hirayama.Jointing Ti-Al alloy member and structural steel member.United States Patent，1991.该文献中公开了采用奥氏体不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金等中间材料对Ti-Al合金与合金钢SCM435实施摩擦焊。摩擦焊接局限性在于接头需要第二次加工，且焊接接头表面易产生低应力破坏。

文献2，Ghosh，M.，S.Chatterjee，et al..The effect of intermetallics onthe strength properties of diffusion bonds formed between Ti-5.5Al-2.4V and304 stainless steel.Materials Science and Engineering a-Structural MaterialsProperties Microstructure and Processing，2003，363(1-2)：268-274.该文献公开了采用固态扩散焊对钛合金与不锈钢实施焊接。固态扩散焊尽管能够获得一定强度的接头，但焊接环境要求较高(通常需要真空环境)，焊接效率低。

文献3，Muto Mutsuharu，Ogawa Kimisaki，Hiraga Hitoshi.Joint methodfor different kinds of metals by laser beam.Japanese Patent.2001.该文献公开了采用脉冲激光焊对纯钛与不锈钢实施焊接。不锈钢中的Ni元素能够在一定程度上抑制Ti-Fe金属间化合物的生成。而合金钢不含Ni元素，纯钛与不锈钢激光焊接工艺不适合钛合金与合金钢的焊接。

因此，对于钛合金与合金钢焊接，有必要探索新的焊接工艺。

发明内容

本发明提供一种钛合金与合金钢的焊接方式，其目的在于为钛合金与合金钢提供一种高效、实用的焊接方法。钛合金与合金钢激光搭接钎焊工艺，钛合金与合金钢采用激光搭接钎焊的方法，以激光作为焊接热源；具体步骤为：将钛合金、中间钎料以及合金钢安装到可调压紧装置上，钛合金试样置于上层，合金钢置于底层，中间钎料置于钛合金与合金钢之间。激光辐照在钛合金表面，将钛合金与中间钎料熔化，热量传递到底层合金钢，通过控制工艺参数，使底层合金钢产生熔池的前提下，熔池尺寸尽可能小，熔池维持时间尽可能短。焊接试样在压力的作用下实施焊接。

进一步，焊接材料为钛合金与合金钢。

进一步，焊接所用激光为连续激光或脉冲激光。

进一步，激光器为固体激光器或气体激光器。

进一步，在钛合金与合金钢间使用金属钒作为中间钎料，来提高焊接材料的相互溶解能力，从而抑制Ti-Fe金属间化合物的生成。

进一步，钛合金与合金钢必须保持在一定的压力作用下实施焊接，该压力由可调压紧装置提供。

附图说明

图1钛合金与合金钢焊接可调压紧装置示意图；

1——可调压紧装置基体；2——压板；3——钛合金试样；4——中间钎料金属钒；5——合金钢试样；6——可调压紧螺栓

图2钛合金与合金钢激光搭接钎焊原理示意图；

图3图2中A处放大图；

图4钛合金与合金钢激光搭接钎焊焊缝形貌。

具体实施方式