Ti3Al合金加中间层扩散连接界面性能及在SPF/DB工艺中的应用

许慧元，李志强，付明杰，曲海涛，刘佳佳

(1.中国航空制造技术研究院，北京 100024；2.塑性成形技术航空科技重点实验室，北京 100024；3.数字化塑性成形技术与装备北京市重点实验室，北京 100024)

钛-铝金属间化合物是替代高温合金的新型轻质耐高温高强材料，在比强度、耐高温、抗氧化、抗蠕变等方面具有很多优点，在航空航天领域极具应用前景[1-2]。与此同时，也是由于这些特性，导致其成形和连接工艺即使在高温条件下仍具有相当的难度。过去的几十年里，在钛-铝金属间化合物成形与连接工艺领域开展了大量研究。如Ti3Al、TiAl合金材料的超塑性能和超塑成形工艺(SPF)、熔化焊、钎焊、扩散焊方面等取得了很大的进步[3-11]。虽然还有很多问题有待解决，如熔焊工艺过程中的冷却裂纹及组织恶化、钎焊接头性能较低等。但总的趋势是钛-铝金属间化合物材料已经步入工程化应用的阶段。扩散连接工艺作为一种固态连接方法相比熔焊、钎焊有很多优点，尤其与超塑成形工艺结合为超塑成形/扩散连接组合工艺(SPF/DB)，可以实现复杂多层空心结构整体成形，起到减重、降低成本、提高整体性和可靠性的作用，是解决钛-铝金属间化合物这类难成形材料制备复杂薄壁空心结构的理想工艺方法。然而，在实际工程应用中，为实现耐高温难变形材料的高质量连接，常常需要在高温高压下扩散较长时间，对设备、模具要求苛刻，增加了工艺难度和生产成本。针对这一问题，本文尝试通过在Ti3Al合金扩散连接工艺中引入中间层，以降低Ti3Al合金扩散连接难度并提高扩散连接质量。……