采用复合中间层的TiAl基合金与40Cr钢异种金属激光焊方法技术

本发明专利技术涉及一种采用复合中间层的TiAl基高温合金与40Cr钢异种金属的激光焊接方法，属于异种难焊金属焊接技术领域。本发明专利技术解决了现有的扩散焊、摩擦焊、钎焊方法工艺复杂、成本高、效率低、对工件尺寸形状有限制的问题。采用激光作为焊接热源，在TiAl基合金与40Cr钢之间填加纯V、纯Cu组成的复合层作为中间层材料，单道焊接，实现TiAl基合金‑40Cr钢异种金属高效率、高质量焊接。工艺步骤为：纯V、纯Cu薄片、TiAl基合金及40Cr钢的待焊面处理→TiAl基合金板‑V/Cu复合中间层‑40Cr钢板组对并加紧→激光置于复合中间层正中间→焊接区氩气保护(正面和背面)→激光单道焊接。其优点在于焊接过程稳定、质量好、焊接工艺简单、操作方便灵活、焊接效率高、易实现焊接自动化。

Laser Welding of Dissimilar Metals of TiAl-based Alloy and 40Cr Steel Using Composite Intermediate Layer

【技术实现步骤摘要】
采用复合中间层的TiAl基合金与40Cr钢异种金属激光焊方法
本专利技术涉及采用复合中间层的TiAl基合金与40Cr钢异种金属激光焊方法，属于异种难焊金属焊接
可用于航空航天、国防、汽车等

技术介绍
高温结构材料是当今航空航天、能源、汽车工业等领域的关键材料，特别是航空发动机及工业燃气轮机高温热端部件不可替代的材料。TiAl金属间化合物基高温合金，是基于航空、航天飞行器及其高推重比发动机为主要需求背景，开发的一类轻质高温材料。其密度为3.7g/cm3-3.9g/cm3，不到镍基高温合金密度的一半，并且具有高熔点、高比强度和比模量以及良好的高温抗蠕变性能和抗氧化性能等特点，被认为是21世纪极具应用前景的新型轻质高温结构材料。目前，航空、汽车发动机的涡轮材料大多采用镍基高温合金，将TiAl合金替代镍基高温合金制成涡轮发动机将使结构重量减轻20-30％，显著提高发动机的性能和燃烧率，同时达到降低排放和噪声污染的环保目的。而TiAl基合金与钢轴的连(焊)接问题成为其应用的关键问题。目前已有TiAl基合与钢异质材料连接相关的研究报道，主要涉及扩散焊、摩擦焊和钎焊等固态连接方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.采用复合中间层的TiAl基合金与40Cr钢异种金属激光焊方法，其特征在于：按以下工艺步骤进行：a)、焊前处理：将TiAl基合金、40Cr钢、纯V薄片、纯Cu薄片的待焊表面进行处理，去除氧化皮和油脂；b)、组对装夹：复合中间层置于TiAl基合金与40Cr钢之间，并且保证V层与TiAl基合金相邻，Cu层与40Cr钢相邻；c)、焊接工艺：采用Nd:YAG脉冲激光焊设备进行焊接，焊接区(正面和背面)高纯氩气保护，通过优化激光焊参数，防止未焊透、咬边、气孔焊接缺陷以及两侧母材(TiAl基合金、40Cr钢)熔化量过大引起的接头脆化，改善焊缝表面成型、提高焊接质量和接头强度。

【技术特征摘要】
1.采用复合中间层的TiAl基合金与40Cr钢异种金属激光焊方法，其特征在于：按以下工艺步骤进行：a)、焊前处理：将TiAl基合金、40Cr钢、纯V薄片、纯Cu薄片的待焊表面进行处理，去除氧化皮和油脂；b)、组对装夹：复合中间层置于TiAl基合金与40Cr钢之间，并且保证V层与TiAl基合金相邻，Cu层与40Cr钢相邻；c)、焊接工艺：采用Nd:YAG脉冲激光焊设备进行焊接，焊接区(正面和背面)高纯氩气保护，通过优化激光焊参数，防止未焊透、咬边、气孔焊接缺陷以及两侧母材(TiAl基合金、40Cr钢)熔化量过大引起的接头脆化，改善焊缝表面成型、提高焊接质量和接头强度。2.根据权利要求1所述的采用复合中间层的TiAl基合金与40Cr钢异种金属激光焊方法，其特征在于：采用TiAl合金与40Cr钢板材激光焊接，TiAl合金、40Cr钢板材板的厚均为1.0～1.2mm，V/Cu复合中间层的厚度为0.6～0.8mm，其中V层厚度为0.2～0.4mm，Cu层...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪梅，肖泽宇，韩琦，何禹志，白雪，仲昭辉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22