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在先进航空发动机中,钛合金与高温合金是应用最多的两种材料,钛合金具有比重小、比强度高、耐蚀、可焊接等优异性能,但多数钛合金的耐热温度较低。高温合金的耐热温度虽然更高,但其密度更大,从而增加发动机重量,降低推重比。若可以实现高温合金和钛合金的可靠连接,将在航空发动机制造领域具有广阔应用前景。本文采用Nd:YAG脉冲激光器和光纤激光器,对TC4和Inconel 718进行异种金属的激光搭接焊接实验,并在实验中互换两种材料放置位置。分析了工艺参数对焊缝宏观形貌的影响,使用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、维氏硬度计分别对四组接头进行显微组织及缺陷观察、组织成分分析和硬度测试。采用YAG脉冲激光器焊接时,随着焊接热输入的增加,焊缝表面质量逐渐变差,熔深熔宽也越大。使用光纤激光器焊接时,当采用大离焦量以及合适的功率与速度,获得的焊缝表面无飞溅、裂纹,上板金属熔化后与下板铺展过渡平滑。在TC4/Inconel718接头中最多的缺陷为裂纹,另外还出现了气泡缺陷。裂纹形式包括冷裂纹和凝固裂纹,气孔缺陷的气体来源可能有两方面:氢气和水气。分析了缺陷的产生原因以及对预防缺陷提出一些措施。焊缝内的晶内以及晶界处主要由Ti、Cr、Fe、Ni 4种元素组成,Ti与Cr、Fe、Ni均会生成金属间化合物,焊缝组织多是Ti-Ni、Ti-Cr、Ti-Fe二元相的混合。熔合区是化学成分变化最剧烈的区域,从母材到焊缝Ti含量变化幅度最大。接头的硬度曲线呈梯形分布,焊缝熔化区硬度比两种母材大很多。当使用YAG脉冲激光,718置上板时熔化区的硬度最大,平均为824.7HV1000g;而当使用光纤激光,TC4置上板时熔化区的硬度最小,平均为619.5HV1000g。熔合区可划分为未混合区和半熔化区。TC4侧的半熔化区组织呈大小不一的块状相,Inconel 718侧半熔化区的组织主要为树枝状晶;未混合区的组织细小致密,呈长条状或网状分布。熔合区与焊缝界面附近和与母材界面附近元素含量变化最大,在半熔化区内部,当下板为TC4时元素分布比较稳定,但下板为Inconel 718时元素含量则有较明显的变化趋势。