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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107552961A(43)申请公布日2018.01.09(21)申请号201710980498.6(22)申请日2017.10.19(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人梁加淼崔海超曹磊(74)专利代理机构上海旭诚知识产权代理有限公司31220代理人郑立(51)Int.Cl.B23K26/323(2014.01)B23K26/60(2014.01)B23K26/70(2014.01)B23P15/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种激光束焊接TiAl合金的方法(57)摘要本发明涉及一种对于脆性TiAl合金的激光焊接方法。本发明的主要原理是控制TiAl合金接头区域的冷却速率,延长塑形区域高温停留时间,从而降低裂纹形成率。本发明的焊接方法主要步骤为:焊前进行激光预热或感应加热方法预热,当预热温度达到750℃时进行施焊,焊接后再次进行加热,使得缓慢冷却到300℃时,停止加热,使其自然冷却;焊接完成后进行真空热处理。在相同条件下采用本发明的焊接方法可以实现TiAl合金的焊接,获得与母材一样的片层状焊缝组织,整个焊缝无裂纹出现。焊缝组织与母材组织相一致,不存在明显的熔合线和热影响区边界,使得焊缝的高温性能及抗蠕变性能与母材等匹配,不存在微区组织及性能差异。CN107552961ACN107552961A权利要求书1/1页1.一种激光束焊接TiAl合金的方法,其特征在于,采用如下步骤完成:(1)焊前预热:采用激光束散焦预热方法对待焊TiAl合金材料焊接件进行预热;(2)测温:用红外测温仪监控焊缝中心的温度,当温度达到750°时停止预热;(3)焊接:对焊缝进行激光聚焦焊接;(4)焊后预热:采用与焊前预热的相同的参数对焊缝进行预热,逐渐减小热输入,当焊缝温度低于200℃时停止预热,随后自然冷却;(5)真空热处理:对已经完成的焊接件进行焊后真空热处理。2.根据权利要求1所述的一种激光束焊接TiAl合金的方法,其特征在于,步骤(1)中TiAl合金材料焊接件的焊接板厚在1~6mm之间,焊接缝的上表面宽度在6mm以上。3.根据权利要求1所述的一种激光束焊接TiAl合金的方法,其特征在于,步骤(1)中焊前预热时激光束光斑尺寸至少为步骤(3)中焊接时激光束光斑尺寸的2倍。4.根据权利要求1所述的一种激光束焊接TiAl合金的方法,其特征在于,步骤(1)中焊前预热时激光束光斑直径大于6mm,步骤(3)焊接时激光束光斑直径为3mm左右。5.根据权利要求1所述的一种激光束焊接TiAl合金的方法,其特征在于,步骤(1)~(5)中,用红外测温仪监控焊缝中心的预热的温度。6.根据权利要求1所述的一种激光束焊接TiAl合金的方法,其特征在于,步骤(1)中的焊前预热速度和步骤(3)中的焊接加热速度相同。7.根据权利要求1所述的一种激光束焊接TiAl合金的方法,其特征在于,步骤(4)中焊后预热的热输入为步骤(1)中焊接前预热的热输入的一半。8.根据权利要求1所述的一种激光束焊接TiAl合金的方法,其特征在于,步骤(4)中的焊后预热处理中,当焊缝温度降为200℃时,停止预热。9.根据权利要求1所述的一种激光束焊接TiAl合金的方法,其特征在于,步骤(5)中真空热处理的温度为1375℃,升温速率为10℃/min,温度达到后保温2h,随后以5℃/min的冷却速率进行冷却。10.根据权利要求1所述的一种激光束焊接TiAl合金的方法,其特征在于,在焊接件和焊接工装之间采用陶瓷绝热垫片进行绝热。2CN107552961A说明书1/3页一种激光束焊接TiAl合金的方法技术领域[0001]本发明属于TiAl合金的焊接技术领域,主要涉及一种对低塑性材料的焊接方法,特别涉及一种对于脆性TiAl合金的激光焊接方法。背景技术[0002]TiAl合金因其在高温环境中具有较好的机械性能、良好的高温抗氧化、耐腐蚀、抗蠕变等特点,尤其是较高的比强度、比模量等性能,成为在航空航天发动机及叶片等领域最具发展潜力的一类材料。美国航空航天局在预估航空航天发动机用材时,将TiAl合金作为最重要的结构用材,估计到2020年可占发动机用材的40%~50%。但TiAl基合金焊接时存在焊接热裂倾向严重,焊缝区与经过热机械处理等工艺得到的基体组织不同导致的力学性能下降的问题,使得该种材料的发展及应用受到限制。[0003]以往TiAl合金焊接研究多采用固相焊接方法,研究较多的是钎焊、摩擦焊、扩散焊及瞬时液相扩散焊,靠高温下材料表面原子扩散使接触面之间形成紧密接触,进而形成焊接接头。但该方法获得的焊接接头的组织和性能严重受到所用钎料种类和钎焊工艺参数影响,采取适宜的钎料