张旭东, 赵梓钧, 曾 琦, 刘 伟*, 孙兵兵,李 能, 高 超

（1．中国人民解放军第四七二三工厂，河北 邯郸 057150；2．中国航发北京航空材料研究院 3D打印研究与工程技术中心，北京 100095；3．湖南动力机械研究所，湖南 株洲 412002）

钛合金是目前航空发动机中广泛应用的轻质结构材料，具有高比强、高比刚和耐腐蚀等特点[1]，但随着航空发动机推重比的提高，发动机工作温度不断提高，钛合金的抗蠕变性能和高温抗氧化性急剧下降，严重限制了钛合金的高温应用[2]。镍基高温合金具有优异的高温力学性能、抗氧化性能和抗蠕变性能，常被用来制造航空发动机热端部件，满足高温服役需求，提升发动机推力[3]，但镍基高温合金密度约8.9 g/cm3，几乎是钛合金的两倍，大量使用将增加发动机质量，限制推重比的提高。若将钛合金与镍基高温合金连接起来制造航空发动机零部件，则可实现两种材料之间的优势互补，在保证发动机推力的同时，大幅度的减轻自重，提高推重比。

然而，钛合金和镍基合金的连接存在以下突出问题：（1）二者的热导率和热膨胀系数等热物理性能相差较大，连接过程中具有较大的热应力，极易产生微观裂纹甚至发生宏观断裂[4-5]；（2）Ti和Ni具有极强的亲和力（Ti在液态Ni中的溶解焓为–170 kJ/mol[6]），由Ti-Ni二元相图可知，两种元素可反应生成Ti2Ni和TiNi3等脆性金属间化合物，大幅度增加连接界面的脆性。目前，有学者已尝试选用扩散焊[7]、爆炸焊[8-9]、激光焊[10-12]及电子束焊[13-14]等方法对钛合金-镍基合金异种材料进行直接连接，但均无法避免Ti、Ni异种金属间形成脆性金属间化合物，难以实现有效连接。……