[发明专利]一种Ti2AlNb基金属间化合物双光束脉冲激光焊接方法

说明书

本发明提出了一种Ti₂AlNb基金属间化合物双光束脉冲激光焊接方法。该方法采用固体激光器进行焊接。焊接前将Ti₂AlNb基金属间化合物表面氧化皮、油污等杂质清理干净，保证对接装配间隙小于0.15mm，然后用固体激光器脉冲模式采用双光束进行焊接，焊接时采用99.99％的高纯氩气进行焊缝正、反面保护，焊接时采用无填丝深熔焊，母材金属自熔形成焊缝。本发明所提出的激光焊接方法可实现1mm～3mm厚Ti₂AlNb基金属间化合物的有效连接，能够减少焊接过程的除裂纹倾向，提高焊接过程的稳定性，改善焊缝的成形质量，接头抗拉强度达到母材抗拉强度的85％以上。

技术领域

本发明属于一种激光焊接方法，具体涉及一种Ti₂AlNb基金属间化合物的激光焊接方法。

背景技术

随着轻质耐高温材料的发展，Ti₂AlNb基金属间化合物由于其优异的高温强度、比强度以及较低的密度，越来越多的被应用于上述领域。该材料已开始应用于航空航天产品制造，可有效减轻产品结构重量，提高产品性能。实际工程研制时，常常需要对不同零部件进行焊接，用以实现产品设计要求，焊缝质量直接影响该材料在产品中的应用，因此需要对Ti₂AlNb基金属间化合物的焊接方法和工艺进行严格控制。

目前Ti₂AlNb基金属间化合物的焊接方法主要有钎焊、扩散焊、氩弧焊、电子束焊等。其中钎焊、扩散焊焊接接头高温强度较低，并且接头形式一般为搭接接头，难以用于主要的承载结构，限制了这两种焊接方法在实际产品中的应用。由于Ti₂AlNb基金属间化合物裂纹敏感性强，接头脆性大，氩弧焊焊接时热输入较大，常常在焊接过程中就会出现裂纹，或在焊接后一定时间内会形成冷裂纹，需要采用焊前预热和焊后后热的工艺防止焊缝冷裂倾向，但预热、后热工艺增加了工艺难度，影响焊接效率，且氩弧焊接头强度偏低。电子束焊接具有焊接速度快、焊接热输入小、焊缝无氧化等优点，可实现Ti₂AlNb基金属间化合物的有效焊接，但由于电子束焊接需在真空环境中进行，焊接效率较低。

激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、焊接变形小、焊接时不需要真空室，易于实现自动化等优点，可以满足未来产品高质量、高效率的焊接需 求。但目前对Ti₂AlNb基金属间化合物激光焊接的研究较少，缺乏控制激光焊缝冷裂纹、氧化等缺陷的激光焊接工艺方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种Ti₂AlNb基金属间化合物的激光焊接方法，采用该方法可以降低Ti₂AlNb基金属间化合物焊缝裂纹敏感性，获得良好的焊缝外观及内部质量，得到性能较好的焊接接头。

本发明是这样实现的，一种Ti₂AlNb基金属间化合物双光束脉冲激光焊接方法，它包括以下步骤：

(1)将Ti₂AlNb基金属间化合物表面油污、氧化皮等杂质清理干净后装配合适，采用固体激光器进行焊接，焊接过程中焊接熔池、焊缝正、反面采用氩气惰性气体保护；

(2)焊前将距Ti₂AlNb焊缝中心周围20mm～50mm范围内氧化皮、油污等清理干净，焊缝对接端面采用刮刀进行刮削，直至露出白亮色金属本体，然后采用丙酮擦拭干净；

(3)将清理干净的Ti₂AlNb板装卡合适，保证对接间隙不大于0.15mm、阶差不大于15％母材壁厚，装配合适后用夹具夹紧；

(4)Ti₂AlNb激光焊接所采用的激光器为固体激光器，焊接头具有双光束功能，焊接时采用脉冲激光焊接。