[发明专利]一种TiAl基合金专用高温Ti基钎料及其制备方法和钎焊工艺

说明书

本发明涉及高温钎料及其制备方法和钎焊工艺，具体为一种用于TiAl基合金钎焊的高温Ti基钎料及其制备方法和钎焊工艺，解决了现有钎料焊后接头力学性能和高温性能差、钎料熔点低、钎料制备和钎焊工艺复杂等问题。本发明的钎料按重量百分比由Fe：10％～30％、Mn：10％～30％；Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上，添加量为0～5％；其余为Ti。制备方法：一、称取原料；二、将原料装入熔炼设备中抽真空并冲入氩气，接着进行多次熔炼并冷却；三、将熔炼后的母合金进行急冷甩带，即得本发明的钎料。将急冷钎料箔带按照1100℃～1250℃、0～120min的钎焊工艺进行钎焊。本发明所制备的钎料与现有的钎料相比，具有高熔点、优秀的润湿性和力学性能；钎料制备和钎焊工艺简单。

技术领域：

本发明是一种用于TiAl基合金专用的高温Ti基钎料及其制备方法和钎焊工艺，它具体涉及TiAl基合金专用高温Ti基钎料、TiAl基合金专用高温Ti基钎料的制备方法以及TiAl基合金专用高温Ti基钎料的钎焊工艺。

背景技术：

近年来，随着科技的不断发展，人们对航空发动机性能的要求也越来越高。其中发动机中最重要的性能指标就是发动机的热效率和推重比，而提高这两个性能指标最简单有效的办法就是使用新型轻质、耐高温的材料来代替传统的镍基高温合金。在最近几十年间，TiAl基合金由于具有密度低、弹性模量高以及良好的高温强度、抗蠕变和抗氧化等优点，被认为在航空航天领域中具有广阔的应用前景。近年来，随着对T iA l合金进行广泛、深入的研究，TiAl基合金的实用化已取得了巨大进步，部分合金已经广泛用于汽车或航空发动机的高温部件，如涡轮盘、叶片和气门阀等。但是，其原有的性能缺点，如室温延性低，热塑性变形能力差等仍然没有得到克服，所以由此带来的TiAl基合金连接困难问题也变得尤为突出。

从现有国内外发表论文情况来看，TiAl基合金的连接技术主要分为熔焊(如弧焊、激光焊及电子束焊等)和固态焊接(如钎焊、扩散焊、自蔓延高温合成及摩擦焊等)。对TiAl基合金的熔焊方法的研究结果表明，熔焊方法虽然可以对TiAl基合金自身进行连接,但是熔焊的工艺性较差。这主要是由于TiAl基合金的本质脆性使其熔焊接头易产生裂纹。而与熔焊方法相比，固态连接方法具有热输入量小，焊接热循环过程控制相对容易，通过试验可以设计出符合TiAl基合金性能特点的连接工艺参数等特点，从而改善连接质量。因此国内外对固态连接进行了大量研究，所采用的连接方法包括扩散焊、自蔓延高温合成和摩擦焊等。然而，这些固态连接方法都有各自的优缺点，没有哪一种方法能够获得足够令人满意的焊接接头。例如,摩擦焊接头形式受到限制，难以连接形状复杂的构件。对TiAl基合金扩散连接的研究表明，接头界面脆性相较多，接头强度分散性较大。由于自蔓延高温合成(SHS)的连接方法本身具有的瞬间剧烈反应特点，实际上获得的TiAl基合金接头孔隙率大、接头强度分散。与之相比，钎焊本身具有很多优点，例如钎焊温度低、对母材影响小、接头残余应力小，可以根据连接温度、接头强度要求选择多种填充金属，适合连接难熔化的金属和异种金属。因此采用钎焊方法对TiAl基合金进行连接具有良好的前景。

钎料是影响钎焊接头性能的重要因素之一，TiAl基合金性质活泼，容易与其他材料发生强烈的反应，要实现其钎焊连接，首先要对钎料进行优选。目前，钎焊TiAl基合金的钎料主要有3类，即银基、铝基、钛基或钛锆基。3种钎料常见成分和性能如下表所示：

表1