[发明专利]Ti3Al基合金与高温合金蜂窝钎焊连接用中间层

说明书

技术领域

本发明是一种Ti₃Al基合金与高温合金蜂窝钎焊连接用中间层，属于焊接技术领域，用于Ti₃Al基合金与高温合金蜂窝钎焊连接用。

背景技术

Ti₃Al基合金具有低密度、较高的弹性模量、高比强度、抗氧化及高温性能好等特点，并且其工作温度较钛合金工作温度高，因此在航空、航天、兵器等领域具有广阔的应用前景。此外，该合金还可以部分替代高温合金使构件减轻约40%，从而对提高航空发动机的推重比和航天飞行器的有效射程及有效发射载荷具有重要意义。

在Ti₃Al基合金替代高温合金应用时通常需要这两类材料的连接技术，由于这两类材料的物理性能和化学成分差异大，采用常规的熔焊方法难以实现连接，因此通常采用钎焊、扩散焊等特种连接方法。

有研究者采用Ti-15Cu-15Ni、Ti-20Cu-20Ni、Ti-15Cu-25Ni三个成分钎料钎焊Ti₃Al基合金，钎焊接头室温下可达与母材相似的拉伸强度，在649℃接头强度达到母材的70～80%（C.H Cadden,N.Y.C.Yang and T.H.Headley.Microstructural Evolution and Mechanical Properties of Braze Joints in Ti-13.4Al-21.2Nb.Welding Research Supplement,1997(8),316-s～325-s）。何鹏等采用NiCrSiB钎料在1000-1100℃/1～30min条件下进行了Ti3Al基合金的钎焊研究，其获得的接头最高剪切强度是240-250MPa（P.He,J.C.Feng,H.Zhou.Microstructure and strength of brazed joints of Ti₃Al-base alloy with NiCrSiB.Materials Characterization,2004,52:309～318）。

上述是关于Ti₃Al基合金自身连接的典型的研究进展，目前国内外对Ti₃Al基合金与异种材料的连接研究报道很少，特别是Ti₃Al基合金与高温合金这种成分及性能差别很大的异种材料组合接头的连接研究更鲜见报道。事实上，Ti3Al基合金与高温合金这种异种材料组合的连接存在着很大的技术难点，具体表现在采用常规熔焊方法或采用传统钎料进行钎焊，在连接界面都极易形成裂纹，接头强度也明显不足。对于Ti₃Al基合金与高温合金蜂窝结构的连接，主要采用钎焊的连接方法，但选用钎料时，应避免钎料对两种母材的溶蚀，保证接头界面冶金质量良好，同时接头还应具备较高的室、高温强度，但目前未见成熟钎料报道。虽然存在上述焊接技术难点，但是Ti₃Al基合金与高温合金这样的材料组合结构在航空、航天、兵器等领域存在着明确的应用需求，所以Ti₃Al基合金与高温合金的钎焊技术是亟待解决的一项技术难题。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的问题而设计提供了一种Ti₃Al基合金与高温合金蜂窝钎焊连接用中间层，其目的是：针对Ti₃Al基合金与高温合金蜂窝连接，设计一种连接用中间层，解决使用传统钎料钎焊这两种材料时所引起的界面溶蚀、裂纹和接头强度不足等问题，同时又保证钎焊接头能够在650℃条件下长期工作。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：

该种Ti₃Al基合金与高温合金蜂窝钎焊连接用中间层，其特征在于：中间层采用的合金材料为如下之一：

(1)镍钛合金，该镍钛合金的化学成及原子分数比为：镍45～55%，余量为钛；

(2)镍钛铌合金，该镍钛铌合金的化学成及原子分数比为：镍45～50%，铌5～15%，余量为钛；

所述中间层的厚度0.05mm～2.0mm；

所述中间层置于Ti₃Al基合金与高温合金蜂窝之间进行钎焊连接。

中间层与Ti₃Al基合金之间可以选择钛基钎料进行钎焊，中间层与高温合金蜂窝之间可选择镍基钎料进行钎焊。