区） 第 三类 则是 未充 分 扩 散 的 中间 层 合 金残 留相 （ ， 图 ２中“ ” “ ” ， 中还 溶 入 了部 分从 Ｔｉ 母材 中扩 ４ ， ５ 区） 其 Ａｌ 散 过来 的 Ａｌ 原子 。在 剪切 试样 断 口表 面 的 Ｘ射 线 衍 射 图谱 中分 析 出 焊 缝 中含 有 Ｔ （ Ｃ ） （ ３ ｉ Ｎｉ ｕ 相 图 （ ） 。推 断 焊 缝 中 的 “ ” 应 为 中 间层 Ｔ — ｒ ｕ Ｎｉ ａ） ３ 区 ｉ — — Ｚ Ｃ 合金的 Ｃ ｕ原 子 占据部 分 Ｎｉ 晶格 点 阵 中的 Ｎｉ 子 Ｔｉ 原
位 置 所 形 成 的 Ｔ （ ｉ Ｃ ） 。 在 断 口 表 面 Ｘ Ｄ 图 ｉＮ ｕ 相 Ｒ
散进 入焊 缝 中的 Ｎｉ 子 含 量 都 明 显 提 高 ， Ｔｉ ｒ 原 与 — — ｚ
ＣｕＮｉ 金 中的 Ｔ 原 子 发 生 反 应 生 成 大 量 的 Ｔｉ — 合 ｉ ３ Ａｌ 相 和 Ｎ－ ｉ （ ２中的“ ” ９ 区） Ｔ相 图 ７ 和“ ” 。Ｔ — ｒＣ — 合 ｉ — ｕＮｉ Ｚ 金 中的 Ｃ ， ｒ 子 则 富 集 在 “ ” “ ” ， ｕＺ 原 ６ ， ８ 区 与其 他 元 素 形 成 新 的物 相 。从 剪 切 试 样 断 口表 面 Ｘ 射 线 衍 射 图 谱 （ ３ ｂ ） 知 ， ｒ 和 Ｔ （ ｕ Ａ１ 图 （）可 ＡｌＮｉ 相 Ｚ ｉＣ ， ） 相 可 能 就 分 布在 这些 区域 。
Ｔ Ａｌ ｉ 合金 与 钢 、 合 金 及 陶 瓷 这 些 异 种 材 料 组 合 开 钛 展ｌ ， ６ 而对 更 能 发 挥 高 温 性 能 优 势 、 潜 在 应 用 前 ］ 有 景 的 Ｔ Ａｌ高 温 合 金 组 合 接 头 的 扩 散 焊 技 术 研 究 相 ｉ ／
间层进 行 Ｔ Ａｌ ＧＨ３ ３ 异 种 材 料组 合 的 液相 扩散 ｉ 和 ５６
Ｕ ｓｎｇ ＴｉＺｒＣｕ Ｎｉａ ｌ ｙ ａ ｈ ｎ ｅ ｌ ｙ ｒ。 ｌｑ ｉ — ａ ｅ ｄ ｆ ｕ ｉ ｎ ｎ ｅ ｗ ｅ ｎ ｉ — — ｌｏ ｓ ｔ ｅ ｉ ｔ ｒａ ｅ ｉ ｕ ｄ ｐｈ ｓ ｉｆ ｓｏｎ ｂｏ ｄｉ ｇ ｂ ｔ ｅ Ｔｉ ｌａ ｄ Ｇ Ｈ ３ ６ Ａ ｎ ５３
ｔ ｒａ ｅ ． ｅｅ ｅ ｉｔｄ ｍａ ｙ ｈ ｌｓｉ ｈ ＡｌＧＨ２ ３ ｏｎ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ｉｎ ｂ ｎ ｉｇ ｃ ｎ ｉ ｏ ｆ ｅ ｌｙ ｒ Ｔｈ ｒ ｘ ｓｅ ｎ ｏ ｅ ｎ ｔ ｅＴｉ ／ ０ ６ｊ ｉ ｔｕ ｄ ｒｔ ｅｄｆ ｓｏ ｏ ｄ ｎ ｏ ｄ ｔ ｎ Ｏ ｆ ｉ １０ ℃／０ ０ ０ ２ ＭＰａ １ ／ ｈ，ａ ｄ ｔ ｅ ａ ｅ ａ ｅ ｓ ｅ ｒ ｓｒ ｎ ｔ ｆｊ ｉｔ ａ ｏ ｍ ｅ ｅ ａｕ ｅ Ｗ３ ｎ ｙ ｌ Ｍ Ｐ ． ｎ ｈ ｖ ｒ ｇ ｈ ａ ｔｅ ｇ ｈ ｏ ｏｎ ｔｒ ｏ ｔｍｐ ｒｔ ｒ Ｓ ｏ ｌ ６ ａ
焊 实验 ＿ ， ９ 采用 的扩散 焊规 范是 ９ ５ ， ］ ３ ℃ 加压 ３ ａ 保 ＭＰ ，
温 １ ｍｉ ０ ｎ和 １ ｈ。
Ｔｉ 合 金 与 高 温 合 金 的扩 散 焊 接 头 组 织 及 性 能 Ａ１
９ １
成 的 （ ２中 “ ” ） 一 类 是 由 于 ＧＨ３ ３ 图 １区 ， ５ ６母 材 中 的 Ｎｉ 子 向 中 间 层 合 金 基 体 中 扩 散 形 成 的 （ ２中 “ ” 原 图 ２
ｔ ｉｋ ｅ ｓａ ｐ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｂ ｔ ｎ ｅｆ ｃ ｅ ｐ ｃｉｅｙ Ｓ ｕ ｄ ｊ ｉｔ ｗａ ｂ ａｎ ｄ ｕ ｄ ｒｔ ｅ ｄ ｆｕ ｉｎ ｈｃ ｎ ｓ ｐ ｅ ｒｄ ｉ ｈ ｏ ｈ ｉ ｔｒａ ｅ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ． ｏ ｎ ｏｎ ｓ ｏ ｔｉ ｅ ｎ ｅ ｈ ｉ ｓｏ ｆ
ｗａ ｎ ｅ ｔｇ ｔｄ ａ ３ ℃ ｈ ｌｉ ｇ １ ｍｉ ｎ ｈ ｕ ｄ ｒｔ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｆ３ Ｐ ． Ｔｈ ｏｎ ｓ ｄｆｕ ｉｎ ｓｉ ｖ ｓｉａ ｅ ｔ９ ５ ｏｄｎ ０ ｎ ａ ｄ ｌ ｎ ｅ ｈ ｒ ｓ ｕ ｅ ｏ Ｍ ａ ｅ ｊ ｉｔ ｉｆ ｓｏ
Ｊ ｉ ｔ ｔ ｅ Ａ１Ａｌ ｙ ａ ｄ Ｔｗｏ Ｋｉ ｄ ｆＳ ｐ ｒ ｌ ｙ ｏ ｎ ｓ Ｂｅ ｗｅ ｎ Ｔｉ ｌ ｎ ｏ ｎ ｓｏ ｕ ｅ ａ ｌ ｓ ｏ
周 媛 ， 华平 ， 熊 毛 唯 ， 陈
波， 叶
雷
（ 北京航 空材 料研究 院 焊接 及锻压 工 艺研究 室 ， 京 １ ０ ９ ） 北 ０ ０ ５
ｂ ｏｎｅ ｄｅ ｈｅ ｔ ｏｎ ｔｏ ｒ ｏ ｄ ｕｎ ｒｔ ｗｏ ｃ ｄｉｉ ｎｓ ｗｅ ｅ ｃ ｍｐｏ ｅ ｙ ｍｕｌｉ ｌ ｈａ ｅ ｓｄｂ ｔｐ ｅ ｐ ｓ ｓ，ｓ ｃ ｓ ＴｉＡ１ａ ｄ Ｎｉ ． Ａｓａ ｒ — ｕ ｈ ａ ３ ｎ Ｔｉ ｅ ｓ ｌ ｆ ｔ ｅ ｅ ｃ ｉ ｎ ｅ ｗｅ ｎ ｈ ｎｔ ｒａ ｅ ｎｄ ｔ ｓ ｅ ａ ｓ ｔ ｅ ｃ ｉ ｎ ｌ ｙ ｒ ｔ ａ ｃ ｒ ａ ｎ ｕ ｔｏ ｈ ｒ ａ ｔｏ ｂ ｔ ｅ ｔ ｅ ｉ ｅ ｌ ｙ ｒ ａ ｗｏ ｂａ ｅ ｍ ｔ ｌ ， ＷＯ ｒ ａ ｔｏ ａ ｅ ｓ ｗｉｈ ｅ ｔ ｉ
摘 要 ： 用 直 接 扩 散 焊 和加 中 间层 的 扩 散 焊 方 法 进 行 了 Ｔ Ａ 合 金 和 高温 合 金 异 种 材 料 组 合 的 连 接 实 验 。 在 １０ ℃／ 采 ｉＩ ００ ２ ＭＰ ／ ｈ规 范 下 直 接 扩 散 焊 获 得 的 Ｔｉ ／ Ｏ ａ１ ＡＩＧＨ２ ３ ０ ６接 头 组 织 中 存 在 大 量 未 焊 合 的孔 洞 ， 头 室 温 剪 切 强 度 平 均 值 仅 有 接 １ ＭＰ 。 采用 Ｔｉ ｒＣ — 合 金 作 为 中 间层 在 ９ ５ 加 压 ３ ａ 温 １ ｍｉ ６ ａ — ｕＮｉ Ｚ ３℃ ＭＰ 保 ０ ｎ和 １ ｈ进 行 了 Ｔｉ ／ Ａｌ ＧＨ３３ 组 合接 头 的 液相 ５６ 扩 散 焊 ， 得 的 扩 散 焊 缝 中含 有 Ｔ。 ， Ｔ 等 多 种 物 相 ， 间层 合 金 与 两 侧 母 材 发 生 作 用 形 成 了具 有 一 定 厚 度 的 反 应 获 ｉ Ａ１Ｎｉｉ 中
层 。在 ９ ５ ／ ＭＰ ／ ｈ规 范 下 获 得 了与 两 侧 母 材 结 合 良好 的 无 缺 陷 扩 散 焊 接 头 ， 温 剪 切 强 度 达 到 ｌ ５ ａ ３℃ ３ ａ１ 室 ２ ＭＰ 。
关键词 ： ｉ 合金 ； ＴＡｌ 高温 合 金 ； 散 焊 ； — ｒ ｕＮ 合 金 扩 Ｔｉ — — ｉ ＺＣ
本工作 采用 直接 固相扩 散 焊和加 入 中间层合 金扩
散焊 的两种 方法 进行 了 Ｔ Ａｌ 金 与 高 温合 金 异 种 材 ｉ 合 料组 合连 接实 验 。由于 Ｔｉ 合 金 与 高 温合 金 的热 强 Ａｌ 性高， 变形 困难 ， 实现 直 接 扩 散 焊需 要 的温 度 高 、 间 时 长 ， ｉ 和 ＧＨ２ ３ Ｔ Ａ１ ０ ６异种 材料 组合 的直 接 固相扩 散 焊 实 验采 用 １ ０ ℃／ ０ ａ １ ０ ０ ２ ＭＰ ／ ｈ规 范 进 行 。加 入 中 间层 合 金进行 Ｔｉ 合金 与 高温合 金扩 散焊 ， 以降低 扩散 Ａｌ 可 焊 温度 和压力 。选 择 Ｔｉ 合金 钎 焊 时 使 用较 多 并 且 Ａ１ 取 得性 能 较好 的 Ｔｉ 钎 料 Ｔｉ ｒ ｕＮｉ 金 作 为 中 基 — — — 合 Ｚ Ｃ
ｂ ｎ ｉｇ ｃ ｎ ｉｉｎ ｏ ３ ℃ ／ Ｍ Ｐ ／ ｈ，ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｔｒａ ｅ ｌ ｙ ｅ ｈｂ ｔｄ ｓｒ ｎ ｏ ｅ ｉ ｎ ｗｉｈ Ｔｉ ｏ ｄｎ ｏ ｄｔ ｆ９ ５ ３ ａ ｌ ｏ ｎ ｈ ｎ ｅｌｙ ｒ ａｌ ｘ ｉ ｉ ｔｏ ｇ ｃ ｈ ｓｏ ｔ Ａ１ ｏ ｅ
Ｔｉ １ 属 间化 合 物 合 金 具 有 密 度 低 、 强 度 高 Ａ 金 比
对较 少 。
等优 点 ， 极 具 应 用 前 景 的新 型 轻 质 耐 高 温 结 构 材 是 料Ⅲ 。Ｔ Ａｌ 金 替代 高 温 合金 应 用 于 航 空 、 天 及 】 ］ ｉ 合 航
车 用发 动 机 可 以 通 过 结 构 减 重 提 高 发 动 机 工 作 效 率［ ］ 已经 获 得 应 用 或 正 在 进 行 研 究 的 Ｔ Ａｌ 合 ３ ， “ ｉ 基 金 部件 有 航 空发 动 机 叶 片 、 天 用 整 体 叶 盘 、 航 车用 增 压 器 涡轮 等 ¨ 。在 Ｔｉ 合 金 的工 程 应 用 中 ， 常需 ５ ］ Ａｌ 常 要 将其 与 异 种 材 料 连 接 起 来 ， 以充 分 发 挥 各 自的 优 良性 能 。扩 散 焊是 实 现 Ｔ Ａｌ 金 与异 种 材 料连 接 的 ｉ 合 有 效 方 法 之 一 。较 多 的 扩 散 焊 技 术 研 究 工 作 围 绕
中 图分 类 号 ：ＴＧ４ ４ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ － ３ １ ２ １ ） ８０ ８ ４ ０ １４ ８ （ ０ ２ ０ — ０ ８０
Ａｂ ｔａ ｔ Ｊ ｉ ｉ ｇ Ｔｉ ｌ ｙ ａ ｄ ｓ ｐ ｒ ｌ ｙ ｗａ ａ ｒｅ ｕ ｙ ｄ ｆｕ ｉ ｎ ｂ ｎ ｉ ｇ ｗｉ ｎ ｔ ｏ ｔｉ — ｓ ｒ ｃ ： ｏ ｎ ｎ Ａｌ ｌ ｎ ｕ ｅ ａ ｌ ｓ ｃ ｒ ｉ ｄ ｏ ｔｂ ｉ ｓｏ ｏ ｄ ｎ ｔ ａ ｄ ｗｉｈ ｕ ｎ ａ ｏ ｏ ｆ ｈ
ａ ｄＧＨ３ ３ ．Ｔｈ ｏ ｒ ｓ ｏ ｄｎ ｈ ａ ｔｅ ｇ ｈ ｏ ｏｎ ｅ ｃ ｅ ２ Ｍ Ｐ ． ｎ ５６ ｅｃ ｒｅ ｐ ｎ ｉｇ ｓ ｅ ｒｓｒｎ ｔ ｆ ｉｔｒａ ｈ ｄ １ ５ ｊ ａ
Ｋｅ ｒ ： Ａ １ａ ｌ ｙ； ｕｐｅ ａ ｌ ｙ； ｉｆ ｉ ｎ ｂｏ ｉ ｙ ｗｏ ｄｓ Ｔｉ ｌｏ ｓ ｒ ｌｏ ｄ ｆｕｓｏ ｌ ｙ
８ ８
材料 工程 ／２ １ Ｏ ２年 ８期
Ｔ ＡＩ 金 与 Ｉ 口金 的 扩 散 焊 ｉ 合 吉 同 ｎ 日△ ｎ 接 头 组 织 及 性 能
Ｍ ｉ ｒ ｓ ｒ ｔ ｒ ｓ ａ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆｕｓｏ ｎｄ ｄ ｃ ｏ ｔ ｕｃ ｕ ｅ ｎｄ Ｐｒ ｐｅ ｔ ｆＤｉｆ ｉｎ Ｂｏ ｅ