TiAl合金钎焊接头微观结构与力学性能的创新研究：Ta改性Ti-Zr-Ni-Cu钎料的作用机制

《Welding in the World》：Microstructures and mechanical properties analysis of TiAl joints using novel brazing filler metal

为解决TiAl合金接头因脆性金属间化合物导致的强度下降问题，研究人员开发了新型Ti-Zr-Ni-Cu-Ta钎料，通过电弧熔炼工艺制备，并系统研究了钎焊温度（940–1000 ℃）和保温时间（5–40 min）对微观结构（SEM/EDS/XRD分析）和剪切性能的影响。结果表明，该钎料可获得有效接头，最高剪切强度达274 MPa（980 ℃/20 min），断裂呈脆性特征，为TiAl合金钎焊技术发展提供了重要参考。

　　

为应对脆性金属间化合物引发的TiAl接头强度劣化，本研究采用创新钎焊材料展开探索。通过电弧熔炼技术，在Ti-Zr-Ni-Cu钎料中引入定量Ta元素，成功制备出Ti-Zr-Ni-Cu-Ta系新型钎料。结合扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）及剪切试验，系统解析了钎焊温度（940–1000 ℃）和保温时间（5–40 min）对TiAl合金接头微观结构与力学行为的影响。研究显示，新型钎料可形成有效连接，接头微观结构呈现三区域特征：α₂(Ti₃Al)＋γ-(Ti, Zr)₂(Cu, Ni)/γ-(Ti, Zr)₂(Cu, Ni)＋α-Ti＋α₂(Ti₃Al)/α₂(Ti₃Al)＋γ-(Ti,Zr)₂(Cu,Ni)。随温度与时间增加，钎缝宽度逐渐扩展。在980 ℃/20 min参数下获取最高剪切强度274 MPa。断裂分析表明裂纹沿α-Ti与γ-(Ti, Zr)₂(Cu, Ni)扩展，断口呈现脆性特征，为TiAl合金钎焊工艺优化提供了关键理论与实验依据。