TiAl合金与GH3039高温合金的摩擦焊接

发布时间：2021-06-11 19:19

　　对TiAl合金与GH3039高温合金异种材料进行了摩擦焊接工艺试验.基于接头的拉伸性能,初步优化了焊接工艺参数.采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对焊接接头组织、焊合区成分变化及接头连接机理进行了分析.结果表明,TiAl合金与GH3039高温合金两种异种材料摩擦焊接具有可行性,在摩擦焊接过程中热力耦合的作用下,GH3039侧热力影响区塑性变形较大,TiAl合金侧热力影响区变形较小;TiAl合金与GH3039高温合金摩擦焊接连接界面两侧的合金元素发生了扩散,形成了复杂的层状金属间化合物组织结构;断于TiAl合金母材的焊接接头断口属于典型的脆性断口. 

【文章来源】：焊接学报. 2020,41(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

Ti Al与GH3039接头宏观形貌

基于焊接接头的拉伸强度，对主要焊接工艺参数，如焊接转速、顶锻压力和焊后热处理时间等因素进行了单因素及正交优化试验.其中焊接接头拉伸强度随转速级别的变化规律如图2所示.由图2可以看出，不同焊接转速级别下焊接接头的抗拉强度差异较大，转速过低的同时焊接界面的温度也低，导致两侧母材之间的相互扩散程度低，不能形成有效的冶金结合，故接头拉伸强度低；转速过高的同时焊接界面温度也高，导致两侧母材之间的相互扩散程度高，形成了较厚的脆性中间合金相，故接头拉伸强度也低.只有当焊接转速级别为2时，焊接件的抗拉强度较高.说明焊接转速是影响Ti Al与GH3039摩擦焊接头性能的一个关键因素，且其适用范围很窄.对其它焊接工艺参数也进行了类似的单因素试验和正交试验，详细试验过程及数据文中不再赘述.最终优化所得到的焊接工艺参数为：焊接转速级别2，摩擦压力8 MPa，顶锻压力11.5 MPa，焊后热处理温度560℃，热处理时间45 min.

对Ti Al与GH3039试棒焊接接头横截面心部的硬度进行了测量，结果如图3所示.由图3可以看出，焊接界面处硬度显著高于母材，表明此处形成了高硬度的第二相.GH3039侧硬度均匀，靠近焊缝处热力影响区(HMAZ)硬度略有上升，应该与HMAZ组织变形与细化有关，但其范围很窄；Ti Al侧硬度跳动幅度较大，主要与压痕处片层取向有关.

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本文编号：3225135