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随着航空航天及汽车工业的迅猛发展,对其所用材料的性能要求也越来越高,从而带动相关材料及其加工工艺的研究热潮。TiAl合金以其高的比强度、比模量和良好的耐高温及抗氧化等性能成为上述领域具有潜质的候选材料。其室温塑性差,熔点高,容易生成脆性相,难以加工成比较复杂的结构件等缺点是遇到的主要难题。本文采用Ti/Al多层交替纳米薄膜作为中间层的方法来进行反应扩散连接TiAl合金,一方面纳米级的反应多层交替中间层可以在较低温度下发生放热反应,通过反应放出的热量促进反应的继续进行。另一方面,中间层本身可以反应生成不同的Ti-Al金属间化合物,控制好Ti/Al的比例和连接工艺可以获得和母材相近组织的接头。采用磁控溅射的方式将Ti/Al交替中间层沉积在成分为γ-TiAl基合金母材的表面。通过控制磁控溅射工艺,获得了单层厚度分别为50nm、100nm和200nm总厚度大约为3 m~5.5 m的三种单层厚度的多层交替中间层。采用溅射出的Ti/Al交替中间层对其扩散连接工艺进行了探索。连接压力的增大可使待连接试样的物理接触面积增大,更好的促进扩散反应的进行。一定程度的提高连接温度,扩散反应速率加快,在较短的时间内就可以扩散反应充分。而一定程度的延长保温时间也可使扩散反应更充分,组织更均匀。温度过高(1000℃)保温时间过长(5h)都会引起接头组织粗大,又会有孔洞等缺陷产生,使接头的性能下降。在900℃/30MPa/3h的连接条件下得到最大的剪切强度为230.84MPa和254.38MPa的无孔洞、无裂纹的接头。基于上述关于扩散连接工艺的研究,还对Ti/Al交替中间层扩散连接TiAl合金的连接机理进行了研究,Ti/Al交替中间层各层间主要是通过片层状晶粒的晶界进行扩散并发生反应,中间层与母材间的界面反应是通过界面处Ti原子通过晶界向母材扩散完成,而配合面处两层Ti之间通过原子热运动引起的自由扩散来实现连接。