TA15钛合金钎焊工艺与接头组织性能研究

作者:淮军锋;郭万林;李天文 刊名:航空材料学报 上传者:冀永鹏

【摘要】针对TA15钛合金复杂精密构件设计制造可能的需求,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料材料对TA15合金进行了真空钎焊。通过扫描电镜与能谱分析等手段,对钎焊接头界面的元素分布及钎焊接头的组织进行分析;同时测试了接头室温和高温力学性能。实验结果表明:采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料钎焊TA15钛合金合理可行;真空钎焊接头通过扩散处理,可以提高接头强度,接头室温和高温拉伸强度分别达到母材的98%和94%;真空钎焊接头脆断于钎缝,扩散处理后的接头韧断于基体。

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第 33卷 第 3期 2013年 6月 航 空 材 料 学 报 JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS Vo1.33.NO.3 June 2013 TA15钛合金钎焊 工艺与接头组织性能研 究 淮军锋 , 郭万林 , 李天文 (北京航空材料研究 院,北京 100095) 摘要 :针对 TA15钛合 金复杂精 密构 件设计制造可 能的需求 ,采用 Ti一21Cu一13Zr一9Ni钎料材 料对 TA15合金 进行 了 真空钎焊 。通过扫描 电镜与能谱分析等手段 ,对钎 焊接头界面 的元 素分布及钎 焊接头 的组织进行 分析 ;同时测试 了接 头室 温和高温 力学性能 。实验结果表 明:采用 rri.21Cu一13Zr一9Ni钎料钎焊 TA15钛合金合 理可行 ;真空钎焊 接 头通过扩散处理 ,可 以提高接头强度 ,接头室温和高 温拉伸强 度分别 达到母材 的 98% 和 94% ;真空 钎焊接 头脆断 于钎缝 ,扩散处理后 的接头韧 断于基体 。 关键词 :TA15钛合金 ,真空钎焊 ,扩散处理 doi:10.3969/j.issn.1005—5053.2013.3.012 中图分类号 :TG454 文献标识码 :A 文章 编号:1005—5053(2013)03—0064-05 TA15是一 种 高 铝 当量 近 型 钛 合 金 ,具 有 良 好 的热 稳 定 性 ,长 时 间 工 作 温 度 可 达 到 500% ; 它具 有 良好 的 焊 接 性 能 和 工 艺 塑 性 ,可 制 成 锻 件 及 多种 规 格 型 材 ,已大 量 用 于 制 造 飞 机 和 发 动 机 承 力 结 构 件 ,尤 其 是 焊 接 的 承 力 构 件 。 ,有 关 TA15钛 合金 的熔 焊 已有 较深 入 的研 究 ;钎 焊研 究 相对 比较 少 ,许 多钛 合 金 的 复 杂 件 和 精 密 件 的 出 现 ,要 求对 其 钎 焊 进行 研 究 。本 工 作 针 对 TA15钛 合 金 ,选 用 钛 基 非 晶箔 带 钎 料 采 用 不 同 工 艺 对 该 材料进行 了连接。通过扫 描 电镜 与 能谱等 手段 , 分析 了钎焊接头界面的元素分布及钎焊接 头的组 织 ;同时对 真 空 钎 焊 接 头 进 行 了力 学 性 能 测 试 和 断 口分析 。 1 实验材料与方法 1.1 基体 材 料 实验用基体材料为 TA15合金 ,加工状态 为轧 制后 热处理 状态 ,其化 学成 分如 表 1所 示 。 1.2 钎 焊材 料 目前 用 于 钛 合 金 基 体 材 料 的钎 焊 材 料 体 系较 多,硬钎焊用钎料有银基、铝基 、钛基和钯基等。。’ 。 收稿 日期 :2011-08.21;修订 日期 :2013—02—21 作者 简介 :淮 军锋 (1980一 ),男 ,lT程 师 ,主要 从 事钎 焊 材 料 ,钎焊及扩 散焊 技术 研究 ,(E—mail)huai621@yahoo.COB. 表 1 TA15钛合金化学成分 (质量分数/%) Table 1 Compositions of titanium alloy TA15(mass fraction/% ) 考 虑到 钎焊接 头 的工作 环境 和接头 强度 等方 面 的要 求 ,常规的银基 、铝基和钯基等体系的钎焊材料均不 能很好地满足使用要求 ,鉴于此 ,选用 了一种钛基钎 料作 为 目标钎 料 ,因 为钛 基 钎 料 的钎 焊 接 头 的强 度 高 、耐热 性 、耐蚀 性均 较 好

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