随着现代科学技术的发展，对焊接质量及结构性能的要求越来越高，各种先进及特殊材料的焊接近年来不断出现。先进材料极大地推动了科技进步和社会发展，在电子、能源、车辆制造、航空航天、核工业等部门得到了应用。先进材料焊接涉及面广，其主要特点是高性能、高硬度、焊接难度大，引起人们的广泛关注。以金属间化合物为例，阐述了金属间化合物特殊焊接的现状和研究进展，对推动先进材料的焊接研究和发展具有一定意义。真空扩散焊接加工方法有哪些呢

金属间化合物

金属间化合物（IMC）是指由两种以上的金属成分比例组成，具有与该组成元素不同的长程有序晶体结构和金属特性（金属光泽、导电性、导热性）的化合物。其种类繁多，传统原子不遵循规律[3]。目前工程结构中使用的金属间化合物有Ni-Al、集中在Ti-Al、Fe-Al三大合金体系中。Ni-Al系金属间化合物的研究较早地涉及柴油发动机零部件、电热零部件、Ti-Al系金属间化合物因其密度小、性能突出而成为潜在的航空航天材料，Fe-Al系金属间化合物除了具有高强度、耐腐蚀性等优点外，还具有成本低等优点[5]。真空扩散焊接加工原理视频教学

由Ti、Al等轻金属组成的金属间化合物具有密度小、熔点高、高温性能好等优点，在航空航天领域具有很好的应用前景。Ti-Al合金可以代替镍基合金制造航空发动机高压涡轮定子支撑环、高压气压机箱、发动机燃烧室扩展喷嘴等。我国航天工业用这种合金制造发动机热端部件，应用前景广阔[2,4,6-7].以下仅以TiAl和Ti3Al合金的扩散结合为例说明其特点。

1、TiAl合金扩散焊的特点

上世纪90年代，美国GE发动机公司将TiAl合金（Ti-47Al-2Cr-2Nb）低压燃气发动机叶片安装在CF6-80C2战斗机上，进行了1000个模拟飞行周的审查，结果TiAl合金叶片没有完全受损。接着是美国航空航天局（NASA）的AITP计划使用TiAl合金作为GE-90发动机的第5阶段和第6阶段低压机翼，代替现有的Rene77机翼，将质量降低80kg。在压缩机机翼台试运行取得进展的同时，TiAl合金在机柜、涡轮盘、支架、度量等方面的应用也在逐步展开。

（1）直接扩散焊接。

工艺参数（温度、时间、压力等）对TiAl合金扩散焊接头性能的影响如表3所示。Ti-48Al合金扩散焊接过程中，加热温度1200℃；在保温时间64min及压力15MPa的条件下，获得界面结合良好、无微孔的扩散焊接接头，接头室温抗拉强度达到225MPa，切割成母材。

通过超塑性扩散结合TiAl金属间化合物，可以大幅降低扩散焊接所需的温度和时间。对于Ti-47Al-Cr-Mn-Nb-Si-B合金，加热温度923~1100℃，压力20~40MPa，真空度4.5×在10-4Pa的条件下进行超塑性扩散连接，获得性能良好的扩散焊接头，拉伸试片在母材基体上切割。实验表明，TiAl金属间化合物的颗粒尺寸为4。μm以下、加热温度880℃以上、变形率10%时，可以方便地实现TiAl的超塑性扩散焊接。真空扩散焊接加工原理视频教学

（2）应用中间层的扩散焊接。

加入中间层可以改善表面接触，促进塑料流动和扩散过程，提高TiAl扩散焊接头的性能。中间层的化学成分；添加方式和厚度对扩散焊接接头性能有重要影响，中间层可以是纯金属，也可以是含有活性元素或熔融元素的合金，TiAl扩散焊的一般中间层和工艺参数如表4所示，TiAl在相对较低的温度和压力下购买中间层扩散焊。

Ti-18Al合金和Ti-45Al合金作为中间层，在扩散焊接中会发生元素扩散，但接头强度不高。焊后进行1150℃至1350℃的热处理，充分扩散后连接界面的组织和母材趋于一致。接头的强度和塑性得到改善，达到母材水平。另外，采用熔点较低的Ti-15Cu-15Ni作为中间层，对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金进行过渡液相扩散连接，可以很好地改善界面接触，提高扩散焊接头的性能。真空扩散焊接加工原理视频教学

2、Ti3Al合金的扩散结合

焊接压力9MPa，在保温时间30min的条件下，连接温度对Ti3Al合金扩散焊接头剪切强度的影响如图2a所示，在800~840℃的加热温度范围内，接头剪切强度低，变化缓慢，连接温度超过840℃时，扩散焊接头的剪切强度迅速提高，在940℃达到751MPa。

图2b显示连接温度为990℃，表明压力为12MPa条件下保温时间对Ti3Al合金扩散焊接头剪切强度的影响，随着保温时间从15min提高到30min，扩散焊接头的抗剪强度迅速提高，保温时间超过30min，接头抗剪强度上升速度减慢。保温时间在这70min时，接头的剪切强度接近母材，保温时间持续增加时，随着结晶颗粒变粗，扩散接头的剪切强度降低。真空扩散焊接加工原理视频教学