發(fā)布時(shí)間：2021-01-16 21:11

　　TiAl合金是一種輕質(zhì)高強(qiáng)的新型高溫結(jié)構(gòu)材料,其比強(qiáng)度和比模量高,被認(rèn)為是一種有望替代鎳基高溫合金的新型結(jié)構(gòu)材料。但由于TiAl合金室溫塑性差,焊接時(shí)極易發(fā)生開(kāi)裂。本文研究TiAl合金的電子束焊接問(wèn)題,提出了一種TiAl合金仿熔合線中間層設(shè)計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)了TiAl合金的無(wú)裂紋連接。TiAl合金電子束直接焊時(shí),焊縫由脆性的α₂-Ti₃Al相和少量的塊狀γ相與α₂/γ層片組織構(gòu)成,在焊接熱循環(huán)的作用下熱影響區(qū)峰值溫度達(dá)到了β相變點(diǎn),發(fā)生了二次相變,生成大量的α₂相,顯著提高了接頭的裂紋敏感性。焊縫及熱影響區(qū)在焊接冷卻過(guò)程中始終處于高應(yīng)力狀態(tài),在焊縫脆性組織與高水平殘余應(yīng)力的共同作用下,焊接接頭發(fā)生開(kāi)裂,并沿垂直于焊縫的方向擴(kuò)展。引入純V中間層對(duì)TiAl合金進(jìn)行電子束焊接,焊縫顯微組織得到一定程度的改善,但仍然無(wú)法避免焊接裂紋的產(chǎn)生。焊縫主要由Ti-V固溶體和α₂-Ti₃Al相組成。V元素的添加并不能完全抑制焊縫內(nèi)α₂脆性相的生成,因而焊接接... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Ti-Al二元合金相圖

α2+γ 共析反應(yīng)。然而，由于 α 相與 γ 相的晶格結(jié)的過(guò)冷度遠(yuǎn)高于 α 相。因此該共析反應(yīng)只能在特/γ 層片組織無(wú)法通過(guò)該共析反應(yīng)獲得。α2/γ 層片組進(jìn)行：α+γ→α2+γα2→α2+γ組織的具體析出途徑取決于合金中 Al 元素的含量素含量較低時(shí)，固態(tài)相變按照方式二進(jìn)行，原始隨后 γ 相于 α2相的偏位錯(cuò)形核長(zhǎng)大，形成具有明。當(dāng) Al 含量較高時(shí)，固態(tài)相變按照方式一進(jìn)行，γ構(gòu)成 α+γ 雙相組織，隨著溫度的進(jìn)一步降低形成 α2l 合金，不同冷卻條件下獲得的顯微組織有著顯著差9Nb 合金在不同冷卻條件下的 CCT 圖及對(duì)應(yīng)的顯速度下，如爐冷或空冷才能獲得層片組織，而快速狀 γ 相為主的顯微組織。

作為一種高溫材料，TiAl 合金通常用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪葉片等高為保證 TiAl 合金的高溫性能，通常采用 Ti 基釬料對(duì)其進(jìn)行焊接[22]。]采用 Ti 基共晶釬料 Ti-28Ni （wt.%）連接高鈮 TiAl 合金。研究表明℃的釬焊溫度下保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)會(huì)形成較厚的 α2-Ti3Al 脆性金屬間應(yīng)層，使釬縫發(fā)生開(kāi)裂。合理控制保溫時(shí)間能夠避免連續(xù) α2脆性相而使其與 Ti2Ni 相形成網(wǎng)狀混合組織，使接頭的室溫和高溫（500℃）分別達(dá)到 248.6 MPa 和 166.4 MPa。Cao 等[24]采用 Ti-27Co（wt.%）共晶釬料對(duì) TiAl 和 Ti2AlNb 異種金屬連接。釬縫組織由 α2-Ti3Al，β-Ti，TiCo，Ti2Co 和 B2 相組成。隨著的升高，Ti、Co 原子的擴(kuò)散能力不斷增強(qiáng)，導(dǎo)致靠近 TiAl 側(cè)以 Ti3為主的反應(yīng)層厚度不斷增大，同時(shí)由于 Co 原子的擴(kuò)散，使得釬縫o 含量降低，焊縫組織轉(zhuǎn)變示意圖如圖 1-3 所示。當(dāng)釬焊溫度為 1100℃剪切強(qiáng)度最高，達(dá)到 223 MPa，在斷口表面檢測(cè)到 β-Ti 的存在。由塑韌性較好的 β-Ti 不僅能緩釋接頭殘余應(yīng)力，還能在一定程度上提力學(xué)性能。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]TiAl合金與Si3N4陶瓷釬焊工藝及機(jī)理研究[D]. 宋曉國(guó).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號(hào)：2981542