隨著現代科學技術的發(fā)展，對焊接質量及結構性能的要求越來越高，各種先進及特殊材料的焊接近年來不斷出現。先進材料極大地推動了科技進步和社會發(fā)展，在電子、能源、車輛制造、航空航天、核工業(yè)等部門得到了應用。先進材料焊接涉及面廣，其主要特點是高性能、高硬度、焊接難度大，引起人們的廣泛關注。以金屬間化合物為例，闡述了金屬間化合物特殊焊接的現狀和研究進展，對推動先進材料的焊接研究和發(fā)展具有一定意義。真空擴散焊接加工方法有哪些呢

金屬間化合物

金屬間化合物（IMC）是指由兩種以上的金屬成分比例組成，具有與該組成元素不同的長程有序晶體結構和金屬特性（金屬光澤、導電性、導熱性）的化合物。其種類繁多，傳統(tǒng)原子不遵循規(guī)律[3]。目前工程結構中使用的金屬間化合物有Ni-Al、集中在Ti-Al、Fe-Al三大合金體系中。Ni-Al系金屬間化合物的研究較早地涉及柴油發(fā)動機零部件、電熱零部件、Ti-Al系金屬間化合物因其密度小、性能突出而成為潛在的航空航天材料，Fe-Al系金屬間化合物除了具有高強度、耐腐蝕性等優(yōu)點外，還具有成本低等優(yōu)點[5]。真空擴散焊接加工原理視頻教學

由Ti、Al等輕金屬組成的金屬間化合物具有密度小、熔點高、高溫性能好等優(yōu)點，在航空航天領域具有很好的應用前景。Ti-Al合金可以代替鎳基合金制造航空發(fā)動機高壓渦輪定子支撐環(huán)、高壓氣壓機箱、發(fā)動機燃燒室擴展噴嘴等。我國航天工業(yè)用這種合金制造發(fā)動機熱端部件，應用前景廣闊[2,4,6-7].以下僅以TiAl和Ti3Al合金的擴散結合為例說明其特點。

1、TiAl合金擴散焊的特點

上世紀90年代，美國GE發(fā)動機公司將TiAl合金（Ti-47Al-2Cr-2Nb）低壓燃氣發(fā)動機葉片安裝在CF6-80C2戰(zhàn)斗機上，進行了1000個模擬飛行周的審查，結果TiAl合金葉片沒有完全受損。接著是美國航空航天局（NASA）的AITP計劃使用TiAl合金作為GE-90發(fā)動機的第5階段和第6階段低壓機翼，代替現有的Rene77機翼，將質量降低80kg。在壓縮機機翼臺試運行取得進展的同時，TiAl合金在機柜、渦輪盤、支架、度量等方面的應用也在逐步展開。

（1）直接擴散焊接。

工藝參數（溫度、時間、壓力等）對TiAl合金擴散焊接頭性能的影響如表3所示。Ti-48Al合金擴散焊接過程中，加熱溫度1200℃；在保溫時間64min及壓力15MPa的條件下，獲得界面結合良好、無微孔的擴散焊接接頭，接頭室溫抗拉強度達到225MPa，切割成母材。

通過超塑性擴散結合TiAl金屬間化合物，可以大幅降低擴散焊接所需的溫度和時間。對于Ti-47Al-Cr-Mn-Nb-Si-B合金，加熱溫度923~1100℃，壓力20~40MPa，真空度4.5×在10-4Pa的條件下進行超塑性擴散連接，獲得性能良好的擴散焊接頭，拉伸試片在母材基體上切割。實驗表明，TiAl金屬間化合物的顆粒尺寸為4。μm以下、加熱溫度880℃以上、變形率10%時，可以方便地實現TiAl的超塑性擴散焊接。真空擴散焊接加工原理視頻教學

（2）應用中間層的擴散焊接。

加入中間層可以改善表面接觸，促進塑料流動和擴散過程，提高TiAl擴散焊接頭的性能。中間層的化學成分；添加方式和厚度對擴散焊接接頭性能有重要影響，中間層可以是純金屬，也可以是含有活性元素或熔融元素的合金，TiAl擴散焊的一般中間層和工藝參數如表4所示，TiAl在相對較低的溫度和壓力下購買中間層擴散焊。

Ti-18Al合金和Ti-45Al合金作為中間層，在擴散焊接中會發(fā)生元素擴散，但接頭強度不高。焊后進行1150℃至1350℃的熱處理，充分擴散后連接界面的組織和母材趨于一致。接頭的強度和塑性得到改善，達到母材水平。另外，采用熔點較低的Ti-15Cu-15Ni作為中間層，對Ti-48Al-2Cr-2Nb合金進行過渡液相擴散連接，可以很好地改善界面接觸，提高擴散焊接頭的性能。真空擴散焊接加工原理視頻教學

2、Ti3Al合金的擴散結合

焊接壓力9MPa，在保溫時間30min的條件下，連接溫度對Ti3Al合金擴散焊接頭剪切強度的影響如圖2a所示，在800~840℃的加熱溫度范圍內，接頭剪切強度低，變化緩慢，連接溫度超過840℃時，擴散焊接頭的剪切強度迅速提高，在940℃達到751MPa。

圖2b顯示連接溫度為990℃，表明壓力為12MPa條件下保溫時間對Ti3Al合金擴散焊接頭剪切強度的影響，隨著保溫時間從15min提高到30min，擴散焊接頭的抗剪強度迅速提高，保溫時間超過30min，接頭抗剪強度上升速度減慢。保溫時間在這70min時，接頭的剪切強度接近母材，保溫時間持續(xù)增加時，隨著結晶顆粒變粗，擴散接頭的剪切強度降低。真空擴散焊接加工原理視頻教學