TiBw/TA15 鈦基復合材料真空釬焊界面組織及性能研究

葉嘉寶，李曉紅，鄧云華，謝志怡，文彥臻

(中國航空制造技術研究院 航空焊接與連接技術航空科技重點實驗室,北京,100024)

0 序言

鈦合金具有比強度高、耐腐蝕性好、熱穩定性及焊接性能好等優點從而廣泛應用于航空航天、海洋工程、交通運輸、醫療器械等領域[1-3]，然而TC4、TA15 等常用鈦合金的長期使用溫度低于500 ℃[4-5].在鈦合金基體中添加增強相制成鈦基復合材料則能提高其使用溫度[6]，尤其是非連續增強鈦基復合材料相比傳統鈦合金具有更高的強度、更好的耐磨性、更高的服役溫度，這些優點使得鈦基復合材料具有廣闊的應用前景[7-9].鈦基復合材料雖具有諸多優點，但增強體與基體在物理及化學性質上的差異，導致其加工性能較差[10-11].

對于易氧化材料，可將裝配好釬料的焊件置于真空爐中進行加熱釬焊，稱為真空釬焊.焊件在焊接過程中處于真空氣氛的保護下，能避免高溫下氮氣、氧氣等氣體對釬焊界面的污染，使得焊縫成形良好，非常適合焊接薄壁及結構較復雜的接頭[12].

目前對于非連續增強鈦基復合材料真空釬焊工藝研究主要集中在以TC4 為基體的鈦基復合材料上.在鈦基復合材料的釬料選擇上主要有Ag 基釬料[13-14]和Ti 基釬料[15-17]兩類.相比Ag 基釬料，Ti 基釬料與鈦合金基體冶金相容性更好，服役溫度更高，有利于獲得力學性能更佳的釬焊接頭[18].此外，在釬料中加入Zr 元素可與Ti 無限互溶成為強化元素[19]，加入Cu、Ni 元素可與Ti、Zr 形成低熔點共晶降低釬料熔化溫度……