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Ti 2AlNb 合金的擴散焊
發布時間:2022-08-12

Ti 3Al 基合金中加入適量的 Nb可以開發出一種新的合金,即 Ti 2AlNb 合金,它具有高比強度、優異的抗蠕變性和抗氧化性。。TC4 合金 (Ti-6Al-4V) 是一種典型的結構材料,因為它具有密度低、可加工性好、斷裂韌性突出等優點. 由于 Ti 2AlNb 合金和 TC4 合金的優異性能,它們被認為是航空航天工業中很有前途的結構材料。Ti 2AlNb 合金可以在比 TC4 合金 (<600 °C) 更高的溫度 (600~750 °C) 下使用[ 11]。然而,Ti 2AlNb 合金具有比TC4合金更高的密度和成本。在制造空域發動機時,通常需要將 Ti 2AlNb 合金與 TC4 合金結合以生產復合材料部件. 如果零件在低于 600 °C 的溫度下工作,則可以使用 TC4 合金。對于在高溫(600~750℃)下工作的零件,可以使用Ti 2 AlNb 合金。因此,這兩種材料可以發揮其全部潛力??梢栽诮Y構性能和制造成本之間取得平衡。同時,Ti 2AlNb合金與TC4合金的熱膨脹系數(CTE)失配較小。Ti 2AlNb 合金的 CTE 為 8.8 × 10 -6°C -1 [ 5],而 TC4 合金的 CTE 為 9-9.5 × 10 -6°C -1 [ 14]. 在制造大尺寸 Ti 2AlNb/TC4 組件時,CTE 失配的影響很小。在某些方面,Ti 2AlNb 合金和 TC4 合金的連接是不可避免的并且需求量很大。從以上觀點來看,開發一種可靠連接這兩種材料的技術,將進一步拓寬它們的應用領域,意義重大。
                                                            Vacuum diffusion bonded titanium alloy parts.jpg

到目前為止,許多焊接技術已被用于連接 Ti 2AlNb 合金和 TC4 合金。然而,每種技術都有優點和缺點。當 Ti 2AlNb 合金和 TC4 合金通過熔焊方法焊接時,很難精確控制連接副的界面微觀結構,例如界面產物的相組成和分布,以及反應層的厚度。接頭處經常出現空洞和熱裂等缺陷。為了消除不利影響,需要進行焊后熱處理。釬焊和瞬態液相 (TLP) 結合也用于連接 Ti 2AlNb 合金和 TC4 合金。研究人員使用 Ti-Zr-Ni-Cu 、Ti-Ni-Cu 和 Ti-Ni-Nb 取得了令人滿意的結果填充金屬或夾層。然而,在連接過程中,在連接處不可避免地會形成脆性的金屬間化合物(如Ti 2Ni、Ti 2Cu、Zr 2Cu等)。

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