[发明专利]非晶态Ti-Zr-Cu-Ni钎料真空钎焊TiAl基合金的钎焊工艺

说明书

本发明涉及TiAl基合金钎焊领域，具体是一种非晶态Ti‑Zr‑Cu‑Ni钎料真空钎焊TiAl基合金的钎焊工艺，解决现有非晶态Ti‑Zr‑Cu‑Ni钎料真空钎焊TiAl基合金钎焊工艺研究不充分等问题。本发明的钎料重量百分比为Zr：25.0％‑40.0％；Cu：10.0％‑20.0％；Ni：10.0％‑20.0％；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，进行多次熔炼并冷却；三、将熔炼后的母合金进行急冷甩带，即得本发明的非晶态钎料。并依照880℃‑1030℃、0‑120min、表面粗糙度(Ra)：3.2μm‑0.5μm、钎料面积：大于0至7cm×7cm、钎料厚度：大于0至50μm的钎焊工艺进行钎焊。本发明优化和补充非晶态Ti‑Zr‑Cu‑Ni钎料真空钎焊TiAl基合金的钎焊工艺，为此种钎料的应用提供充分、有价值的理论依据。

技术领域

本发明涉及TiAl基合金钎焊领域，具体是一种非晶态Ti-Zr-Cu-Ni钎料真空钎焊TiAl基合金的钎焊工艺。

背景技术

近年来，随着航空、航天工业的高速发展对其关键构件的性能也提出更高的要求，因此发展新型高性能结构材料也迫在眉睫。现代军用战斗机的战术机动性、短距起飞、超音速巡航等优异作战性能在很大程度上依赖于先进的高推重比航空发动机的应用。航空发动机是飞行器的心脏，其性能的优劣直接决定飞行器的性能。航空发动机的发展要求在很大程度上是对新材料，新工艺的要求。先进新型材料及其相关的工艺是航空发动机发展的技术基础。航空发动机所用材料应具备以下主要性能：

(1)较高的热稳定性。例如，燃烧室、导向叶片和涡轮叶片材料。

(2)足够的高温强度(或耐热性)。例如，导向叶片、涡轮叶片和涡轮盘等材料。

(3)足够的疲劳极限。即：应有一定的高温韧性，在高速气流的脉动、发动机的剧烈声频、机械振动以及高速旋转的工作状态下，不会产生断裂破坏，例如，涡轮叶片和涡轮盘材料。

(4)较高的抗热冲击性能。例如，燃烧室、涡轮叶片、导向叶片、加力燃烧室材料。

对航空发动机而言，现阶段的研究主要集中在提高其工作温度和减轻发动机部件的重量两个方面，因此航空、航天飞行器发动机的备选材料应具备“更轻，更强和更耐热”的特性。近几年来，具有低密度、高熔点，高弹性模量的金属间化合物材料逐渐进入研究者的视野。这些金属间化合物主要有：Ti-Al系、Fe-Al 系、Ni-Al系以及具有高熔点、复杂结构的新体系金属间化合物。在这些材料中，Ti-Al系合金正逐渐受到越来越多的关注。根据美国航空航天局的研究报告，到2020年，发动机的制备材料中将有20％-25％采用γ-TiAl基合金。γ-TiAl基合金的优势有以下几点：

(1)γ-TiAl基合金的比刚性较比其它航空发动机结构材料高50％。这有利于低间隙要求的部件和提高叶片等部件的使用寿命；

(2)γ-TiAl基合金在600℃-750℃温度范围内具有良好的蠕变性能，因此可代替一些镍基高温合金部件，从而达到减轻重量的目的；

(3)γ-TiAl基合金的阻燃能力优良，因此可替代价格昂贵的阻燃钛合金。较之镍基高温合金，γ-TiAl 基合金不仅可以提高燃烧室和高温蒙皮结构的使用温度，而且可以大幅提高喷气发动机的推重比。此外，γ-TiAl基合金还具有高比强度、良好的高温性能、优异的抗氧化性等优点，因此在航空、航天等领域具有广阔的应用前景，也是替代镍基高温合金的理想材料。