第33卷第2期 2012年2月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.33 February
No.2 2012
以铜和Cu-Ti作为中间层的TiAI/GH3536扩散焊
周媛，熊华平，陈波，郭万林
（中航工业北京航空材料研究院焊接及锻压工艺研究室，北京100095）
摘要：采用铜箔和Cu-Ti合金作为中间层进行了TiAI和GH3536的扩散焊试验.以铜箔作为中间层在935℃/10MPa/1h参数下获得的焊缝组织以Ti(Cu，AI)2，AICu,Ti 和AINi,Ti相为主，焊缝中存在裂纹，接头室温平均抗剪强度仅有31MPa.以Cu-Ti合金作为中间层在935℃下采用三种不同参数进行了TiAI和GH3536的液相扩散焊试验.当加压3MPa，保温10min时，扩散焊缝中央还存在着宽度约5um的残留相.保温时间延长至1h，焊缝形成了较为均匀的分层组织，获得的接头室温抗剪强度最高，达180MPa.增大压力至20MPa，保温2h获得的接头中出现AINi,Ti相，接头平均室温抗剪强度下降至90MPa
关键词：Cu-Ti中间层；扩散焊；TiAI合金
中图分类号：TCG454 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2012)020017-04
1试验方法
TiAl金属间化合物合金具有密度低、弹性模量高、比强度高等优点，并且具备优异的抗氧化和阻燃性能，可在760~800℃长期工作，是非常具有发展前途的轻质耐高温结构材料[1.2]。在航空、航天高温应用条件可以用TiAI合金替代高温合金从而获得明显的减重效果，已经获得应用或正在进行研究的TiAI 基合金部件有发动机涡轮叶片等转动零件、航空航天用蜂窝结构、高速飞行器的启动推进器零件等
TiAl基合金的工程应用离不开焊接等热加工制造技术.目前TiAl基合金的焊接技术，主要有氟弧焊接、电子束焊接、激光焊等熔焊方法和摩擦焊、自曼延高温合成反应焊接等固态焊接方法以及舒焊、扩散焊方法[3]，一般认为，钎焊和扩散焊是相对适合于TiAI基合金的焊接方法.对TiAl合金自身及其与钢、钛合金异种材料组合的焊接研究较多，而对更能发挥高温性能优势、有潜在应用前景的TiAl/高温合金组合接头的研究相对较少，这种异种材料组合也通常被认为是较难焊接的，
采用铜箔对TiAI/CH3536进行固相扩散焊试验，采用Cu-Ti中间层合金进行液相扩散焊试验，对各种参数下获得的接头组织及力学性能进行研究
收稿日期：201012-30
基金项目：总装预研基金资助项目
万方数据
周媛
试验用母材为北京航空材料研究院研制的TiAl 合金和商用GH3536合金TiAI合金名义成分为Ti-46Al-6(Cr，Nb，Si,B）（原子分数，%）．GH3536合金为镍基高温合金，其主要成分为Cr20.5~23.0， Mo8.0~10.0,Fe17.0~20.0（质量分数，%)[4). Cu-Ti中间层合金是通过单辑急冷设备在真空一氟气条件下制成的厚约80um的急冷态箔带.铜箱厚约20μm，扩散焊时，铜箔和Cu-Ti中间层合金夹于 TiAI和GH3536两母材待焊面之间扩散焊试验在 L1215Ⅱ-1/ZM型真空炉中进行，焊接时热态真空度不低于1.0×10-2Pa，升温速度为10℃/min.焊接温度均为935℃，加压3~20MPa，保温10~ 120 min.
通过扫描电镜（SEM）观察TiAI/GH3536扩散焊接头的微观组织，采用电子探针（EPMA）分析接头中的微区成分，室温下测试了接头的抗剪强度，采用X射线衍射仪（XRD)对断口进行物相分析
2
试验结果与分析
2.1
以铜作为中间层的固相扩散焊
以铜箔作为中间层，在935℃/10MPa/1h参数下进行了TiAI/CH3536异种材料的固相扩散焊，其接头组织如图1所示，焊缝中各微区成分EPMA分