隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)焊接質(zhì)量及結(jié)構(gòu)性能的要求越來(lái)越高，各種先進(jìn)及特殊材料的焊接近年來(lái)不斷出現(xiàn)。先進(jìn)材料極大地推動(dòng)了科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展，在電子、能源、車輛制造、航空航天、核工業(yè)等部門得到了應(yīng)用。先進(jìn)材料焊接涉及面廣，其主要特點(diǎn)是高性能、高硬度、焊接難度大，引起人們的廣泛關(guān)注。以金屬間化合物為例，闡述了金屬間化合物特殊焊接的現(xiàn)狀和研究進(jìn)展，對(duì)推動(dòng)先進(jìn)材料的焊接研究和發(fā)展具有一定意義。真空擴(kuò)散焊接加工方法有哪些呢

金屬間化合物

金屬間化合物（IMC）是指由兩種以上的金屬成分比例組成，具有與該組成元素不同的長(zhǎng)程有序晶體結(jié)構(gòu)和金屬特性（金屬光澤、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性）的化合物。其種類繁多，傳統(tǒng)原子不遵循規(guī)律[3]。目前工程結(jié)構(gòu)中使用的金屬間化合物有Ni-Al、集中在Ti-Al、Fe-Al三大合金體系中。Ni-Al系金屬間化合物的研究較早地涉及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、電熱零部件、Ti-Al系金屬間化合物因其密度小、性能突出而成為潛在的航空航天材料，F(xiàn)e-Al系金屬間化合物除了具有高強(qiáng)度、耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)外，還具有成本低等優(yōu)點(diǎn)[5]。真空擴(kuò)散焊接加工原理視頻教學(xué)

由Ti、Al等輕金屬組成的金屬間化合物具有密度小、熔點(diǎn)高、高溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。Ti-Al合金可以代替鎳基合金制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪定子支撐環(huán)、高壓氣壓機(jī)箱、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室擴(kuò)展噴嘴等。我國(guó)航天工業(yè)用這種合金制造發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件，應(yīng)用前景廣闊[2,4,6-7].以下僅以TiAl和Ti3Al合金的擴(kuò)散結(jié)合為例說(shuō)明其特點(diǎn)。

1、TiAl合金擴(kuò)散焊的特點(diǎn)

上世紀(jì)90年代，美國(guó)GE發(fā)動(dòng)機(jī)公司將TiAl合金（Ti-47Al-2Cr-2Nb）低壓燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)葉片安裝在CF6-80C2戰(zhàn)斗機(jī)上，進(jìn)行了1000個(gè)模擬飛行周的審查，結(jié)果TiAl合金葉片沒(méi)有完全受損。接著是美國(guó)航空航天局（NASA）的AITP計(jì)劃使用TiAl合金作為GE-90發(fā)動(dòng)機(jī)的第5階段和第6階段低壓機(jī)翼，代替現(xiàn)有的Rene77機(jī)翼，將質(zhì)量降低80kg。在壓縮機(jī)機(jī)翼臺(tái)試運(yùn)行取得進(jìn)展的同時(shí)，TiAl合金在機(jī)柜、渦輪盤、支架、度量等方面的應(yīng)用也在逐步展開(kāi)。

（1）直接擴(kuò)散焊接。

工藝參數(shù)（溫度、時(shí)間、壓力等）對(duì)TiAl合金擴(kuò)散焊接頭性能的影響如表3所示。Ti-48Al合金擴(kuò)散焊接過(guò)程中，加熱溫度1200℃；在保溫時(shí)間64min及壓力15MPa的條件下，獲得界面結(jié)合良好、無(wú)微孔的擴(kuò)散焊接接頭，接頭室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到225MPa，切割成母材。

通過(guò)超塑性擴(kuò)散結(jié)合TiAl金屬間化合物，可以大幅降低擴(kuò)散焊接所需的溫度和時(shí)間。對(duì)于Ti-47Al-Cr-Mn-Nb-Si-B合金，加熱溫度923~1100℃，壓力20~40MPa，真空度4.5×在10-4Pa的條件下進(jìn)行超塑性擴(kuò)散連接，獲得性能良好的擴(kuò)散焊接頭，拉伸試片在母材基體上切割。實(shí)驗(yàn)表明，TiAl金屬間化合物的顆粒尺寸為4。μm以下、加熱溫度880℃以上、變形率10%時(shí)，可以方便地實(shí)現(xiàn)TiAl的超塑性擴(kuò)散焊接。真空擴(kuò)散焊接加工原理視頻教學(xué)

（2）應(yīng)用中間層的擴(kuò)散焊接。

加入中間層可以改善表面接觸，促進(jìn)塑料流動(dòng)和擴(kuò)散過(guò)程，提高TiAl擴(kuò)散焊接頭的性能。中間層的化學(xué)成分；添加方式和厚度對(duì)擴(kuò)散焊接接頭性能有重要影響，中間層可以是純金屬，也可以是含有活性元素或熔融元素的合金，TiAl擴(kuò)散焊的一般中間層和工藝參數(shù)如表4所示，TiAl在相對(duì)較低的溫度和壓力下購(gòu)買中間層擴(kuò)散焊。

Ti-18Al合金和Ti-45Al合金作為中間層，在擴(kuò)散焊接中會(huì)發(fā)生元素?cái)U(kuò)散，但接頭強(qiáng)度不高。焊后進(jìn)行1150℃至1350℃的熱處理，充分?jǐn)U散后連接界面的組織和母材趨于一致。接頭的強(qiáng)度和塑性得到改善，達(dá)到母材水平。另外，采用熔點(diǎn)較低的Ti-15Cu-15Ni作為中間層，對(duì)Ti-48Al-2Cr-2Nb合金進(jìn)行過(guò)渡液相擴(kuò)散連接，可以很好地改善界面接觸，提高擴(kuò)散焊接頭的性能。真空擴(kuò)散焊接加工原理視頻教學(xué)

2、Ti3Al合金的擴(kuò)散結(jié)合

焊接壓力9MPa，在保溫時(shí)間30min的條件下，連接溫度對(duì)Ti3Al合金擴(kuò)散焊接頭剪切強(qiáng)度的影響如圖2a所示，在800~840℃的加熱溫度范圍內(nèi)，接頭剪切強(qiáng)度低，變化緩慢，連接溫度超過(guò)840℃時(shí)，擴(kuò)散焊接頭的剪切強(qiáng)度迅速提高，在940℃達(dá)到751MPa。

圖2b顯示連接溫度為990℃，表明壓力為12MPa條件下保溫時(shí)間對(duì)Ti3Al合金擴(kuò)散焊接頭剪切強(qiáng)度的影響，隨著保溫時(shí)間從15min提高到30min，擴(kuò)散焊接頭的抗剪強(qiáng)度迅速提高，保溫時(shí)間超過(guò)30min，接頭抗剪強(qiáng)度上升速度減慢。保溫時(shí)間在這70min時(shí)，接頭的剪切強(qiáng)度接近母材，保溫時(shí)間持續(xù)增加時(shí)，隨著結(jié)晶顆粒變粗，擴(kuò)散接頭的剪切強(qiáng)度降低。真空擴(kuò)散焊接加工原理視頻教學(xué)