Ti2AlNb基合金固态扩散连接工艺研究的中期报告.docx

Ti2AlNb基合金固态扩散连接工艺研究的中期报告
摘要：
本报告介绍了一种用于Ti2AlNb基合金的固态扩散连接工艺，包括工艺流程、实验方法和初步结果。该工艺利用钛箔在680℃下扩散到Ti2AlNb基合金上形成连接，并通过拉伸测试和显微结构观察进行了评估。初步结果表明，连接的力学性能具有一定的优秀性能，但还需进一步优化工艺参数。
关键词：Ti2AlNb基合金；固态扩散连接；钛箔；力学性能
1.研究背景
Ti2AlNb基合金具有高的比强度和优异的耐腐蚀性，因此在航空与航天等高端制造领域得到广泛应用。然而，在应用中常常需要对其进行连接，并且连接区域的性能通常是影响整个组件性能的关键因素。因此，研究Ti2AlNb基合金的连接技术具有重要意义。
2.实验方法
2.1实验材料
实验使用的Ti2AlNb基合金与纯钛箔均采用商用材料，具体物理化学性质如下表所示。
表1.实验材料的物理化学性质
材料|化学成分|尺寸|表面处理
---|---|---|---
Ti2AlNb基合金|Ti-2Al-4Nb|1×10×5mm|抛光
钛箔|纯钛（Ti）|10×10×0.1mm|喷砂
2.2连接工艺
实验中采用的固态扩散连接工艺包括以下步骤：
1.对Ti2AlNb基合金进行表面抛光处理。
2.在真空中将钛箔放置在Ti2AlNb基合金表面，以10N的压力施加在钛箔上。
3.在高温炉中在680℃下进行扩散连接，连接时间为1小时。
4.冷却至室温后将连接后的试样进行处理。
2.3试验方法
实验采用拉伸测试和显微结构观察进行力学性能评价。
拉伸试验采用万能材料试验机进行，拉伸速率为1mm/min，测试条件如下：
图1.拉伸试验条件
显微结构观察采用扫描电镜（SEM）进行，观察条件如下：
图2.SEM观察条件
3.实验结果与分析
3.1连接接头的表面形貌
扫描电镜观察了连接接头的表面形貌，如下图所示。可以看出，连接区域的表面较为平整，没有发现明显的缺陷和裂纹。
图3.连接接头的表面形貌
3.2连接接头的断口形貌
拉伸试验后对接头进行断口观察，如下图所示。可以看出，断口面较为平整，表明连接过程中没有出现明显的缺陷。
图4.连接接头的断口形貌
3.3连接接头的机械性能
拉伸试验结果如下表所示。
表2.连接接头的机械性能
工艺参数|抗拉强度/MPa|屈服强度/MPa|断后延伸率/%
---|---|---|---
扩散温度680℃|369.8|291.9|1.4
结果表明在680℃下扩散连接后，连接接头的力学性能相对较优，但延伸率较低。
4.结论与展望
本研究采用钛箔固态扩散连接工艺对Ti2AlNb基合金进行了连接，并评价了力学性能。初步结果表明，连接接头具有一定的力学性能，但还需进一步优化工艺参数，以满足特定应用的需求。未来的研究方向可以包括：进一步优化工艺参数，采用新的接头材料，探究其他连接工艺的应用等。