钛基非晶钎料真空钎焊TA15钛合金

钛合金具有比强度高、密度小、耐腐蚀性能好 等优点，因此被广泛的应用于航天、航空等领域， 特别是作为飞机结构件而被大量使用［1，2］． TA15 钛合金是一种中等强度高铝当量近 α 型钛合金，
收稿日期： 2011 － 07 － 18． 基金项目： 211 工程———服务北京优秀团队（ 0090054R0001） ． 作者简介： 高 勇（ 1986 － ） ，男，硕士生 通信作者： 夏志东，E-mail： XiaZhD@ Bgut． edu． cn．
摘文采用急冷技术成功制备 Ti － Zr28 － Cu15 － Ni15（ 1# ） ，Ti － Zr21 － Cu20 － Ni15（ 2# ） 非晶箔带钎料． 通过 SEM，EDS 和 XRD 等分析测试手段，分析
了钎料及钎焊工艺对 TA15 钛合金钎焊接头界面组织和力学性能的影响． 研究结果表明： 两种钛基非晶钎料
第 20 卷 第 3 期 2 0 1 2年6 月
材料科学与工艺 MATERIALS SCIENCE ＆ TECHNOLOGY
Vol． 20 No． 3 Jun． ，2012
钛基非晶钎料真空钎焊 TA15 钛合金的研究
高 勇，夏志东，张 星，王 龙
（ 北京工业大学 材料科学与工程学院，北京 100124）
GAO Yong，XIA Zhi-dong，ZHANG Xing，WANG Long
（ College of Material Science and Engineering，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）
Abstract： In this paper，Ti － Zr28 － Cu15 － Ni15（ 1#） and Ti － Zr21 － Cu20 － Ni15（ 2#） amorphous filler metals were prepared by rapidly － cooled equipment in order to join the TA15 titanium alloy honeycomb sandwich panel structures． The joint microstructure and tensile strength was investigated by means of SEM，EDS and XRD etc． The results indicated that both of the fillers perform good forming property． Compared with the conventional fillers，the quenching fillers have lower melting temperature and narrow melting temperature range． Filler metal 2# performs higher wettability and glass forming ability than filler metal 1# due to its high percent of eutectic composition． The tensile strength of the brazed joint reached 325MPa at 970℃ for 30min with filler metal 1#，while the tensile strength of the brazed joint reached 359MPa at 950℃ for 30min with filler metal 2#， and the mechanical stability of the joints is excellent． α + β lamellar structure formed in both joints brazed in the same condition，and smaller amount of Ti － Cu and Ti － Ni intermetallic compounds in the joints brazed with filler metal 2#． Key words： TA15 titanium alloy； vacuum brazing； Ti-based filler metal
其名 义 成 分 为 Ti － 6Al － 2Zr － 1Mo － 1V［3，4］． TA15 钛合金的强化机制主要是通过 α 稳定元素 Al 的固溶强化，同时也与加入的少量中性元素 Zr 和 β 稳定元素 Mo、V 有关，使其兼有 α 型和（ α + β） 型钛合金的优点［5］，表现出较高的比强度、抗 蠕变性、耐蚀性以及良好的焊接性能，常被用于工 作温度 500℃ 以上的航空发动机以及受力较复杂 的重要部件，在航空航天工业中具有广阔的应用
关键词： TA15 钛合金； 真空钎焊； 钛基钎料
中图分类号： TG454
文献标志码： A 文章编号： 1005 － 0299（ 2012） 03 － 0067 － 05
Vacuum brazing TA15 titanium alloy with Ti-based amorphous filler metal
成带性能良好，与相同成分晶态钎料相比，液相线温度降低，熔化温度区间减小． 钎料对母材有明显润湿作 用，并且 2# 钎料共晶成分的提高使得其润湿性和非晶形成能力较 1# 钎料优异． 1# 钎料对接接头室温拉伸强 度在 970℃ /30min 工艺下达到最高 325MPa，2# 钎料在 950℃ /30min 工艺下接头强度达到最高 359MPa，并且 其接头力学性能的稳定性较 1# 钎料要高． 对比相同工艺下不同钎料焊缝组织，钎缝均为 α + β 层片状组织， 2# 钎料界面处 Ti － Cu 和 Ti － Ni 金属间化合物含量较少．