第33卷第11期 2012年11月
焊接学报
TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTTTUTION
Vol.33No.11 November2012
用复合中间层扩散连接钛铝基合金与镍基合金
李海新，林铁松，何鹏，冯吉才*
（哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨150001）
摘要：采用Ti/Nb和Ti/Nb/Ni复合中间层扩散连接钛铝基合金与镍基合金，采用扫描电镜、电子探针等手段对接头的界面组织及断口进行分析，采用抗剪强度测试对接头的连接强度进行评价，结果表明，在连接温度为900℃，连接压力为20MPa固定的情况下，采用Ti/Nb复合中间层，在连接时间为30min时，接头抗剪强度最高为273.8 MPa，接头断裂于CH99/Nb界面；采用Ni/Nb/Ti复合中间层，在连接时间为60min时，接头抗剪强度最高为314.4MPa，接头断裂于Ti/TiAI界面的Ti,AI反应层，采用Ni/ Nb/Ti复合中间层所得接头强度较Nhb/Ti复合中间层有较大提高，且接头的断裂位置发生变化，说明镍中间层的加人，对缓解接头应力有一定的作用。
关键调：扩散连接；界面组织；抗剪强度
中图分类号：TC454 言
0序
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2012)11005104
李海新
连接，Luo和Li等人[3.6]采用超塑性扩散连接方法，能够在比常规扩散连接温度低、时间短的情况下，获
钛铝基合金具有优异的高温力学性能，且密度较低，被视为极具潜力的航空航天用轻质高温结构材料1-3，将钛铝基合金取代部分镍基合金应用于航空航天器的热端部件在减轻飞行器重量的同时，可显著提高飞行器工作效率，因此，研究钛铝基合金与镍基高温合金的连接对于拓宽其钛铝基合金在航空航天方面的应用领域具有重要的意义，但由于二者物理、化学性能差异较大，且在连接过程中极易生成脆性的金属间化合物相，很难通过熔焊方法实现连接，面钎焊接头的使用温度受到限制，因此，扩散连接是比较适合的连接方法[3-5】
目前，已有关于钛铝基合金与镍基高温合金扩散连接的报道[3,6,]，但存在的间题仍然较多：直接扩散连接时，界面处大量AI-Ni-Ti脆性金属间化合物的生成导致接头强度较低[6)，Ramos等人(7]采用磁控溅射制作多层纳米Ni/AI薄层作为中间层，避免了脆性金属间化合物的生成，实现了两者的扩散
收稿日期：2011-09-02
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50975062，51105107，
51021002,51275135）：黑龙江省自然科学基金资助项目（QC20110044)；中央高校基本科研业务费专项资金资助( HIT. BRET1.2010006,HIT. NSRIF.2010119, HIT. NSRIE.201135）：高等学校博士学科点专项科研基金优先发展领域课题资助项目（20112302130005）
*参加此项研究工作的还有王显军万方数据
得比直接扩散连接强度高的接头，但磁控溅射镀膜作中间层的扩散连接和超塑性扩散连接均存在工艺复杂、成本高的问题，
文中针对现有钛铝基合金与镍基合金扩散连接存在的问题，提出采用复合中间层扩散连接的方法通过在两母材之间添加Ti/Nb和Ti/Nb/Ni复合中间层，在避免脆性金属间化合物生成的同时，缓解接头应力，提高接头强度，重点研究了中间层及连接
时间对接头强度、界面组织及断裂位置的影响 1
试验方法
试验材料用钛铝基合金与镍基合金（型号为 GH99），其化学成分见表1.用电火花线切割将钛铝基合金加工成7mm×5mm×2mm，将GH99合金分别加工成7mm×5mm×1.2mm的金相试样和 14mm×5mm×1.2mm的强度试样，中间层用材料有钛箔、锯箔和镍箔，厚度分别为50μm，100μm 和50μum，将钛箔、锯箔和镍箔剪成与钛铝基合金同样大小备用，将待焊试样表面用200号，400号，600 号，800号，1000号金相砂纸逐级磨光，然后将待焊试样及中间层放人丙酮中超声清洗10min，按照 TiAI/Ti/Nb/GH99和TiA/Ti/Nb/Ni/GH99顺序装配好，放人真空度约为2.3×10-5MPa的真空辐射