李娜

（平凉职业技术学院 平凉 744000）

0 引言

TiAl合金具有低密度、高比刚度和比强度、优异的抗氧化性、良好的高温力学性能等优点，使其成为具有广泛应用前景的新型轻质高温结构材料。用它代替铸造镍基高温合金制作增压涡轮，可使涡轮转子减重50%以上，从而提高发动机的瞬态响应性，减小发动机的功率损失。通常涡轮增压器转轴大多采用42CrMo中碳调质钢，于是TiAl涡轮与42CrMo转轴的连接技术成为我们的研究重点。对TiAl与42CrMo结构钢的摩擦焊接性分析如下：

（1）TiAl与42CrMo的高温机械性能和物理性能相差较大，导致焊接性差。

（2）TiAl中的Ti、Al元素与42CrMo中的Fe、C元素，容易生成TiFe、Fe3Al、TiC等脆性相，不利于形成高强度接头。

（3）铸态TiAl合金硬度大，摩擦系数低，与42CrMo摩擦焊接时不容易生热。

综上可知，TiAl与42CrMo的摩擦焊接性较差，多项试验研究也证明了这一点，这就需要引入中间第三体，以改善TiAl与42CrMo的摩擦焊接性。经过前期的多项试验，选定GH3039作为中间第三体，以改善二者的焊接性。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

本次焊接试验采用的TiAl涡轮的铸造毛坯及其剖面宏观形貌如图1所示，其化学成分见表1。

图1 铸造TiAl涡轮毛坯及其剖面形貌

表1 TiAl化学成分（at%）

试验所用GH3039为单相奥氏体固溶强化合金，其化学成分见表2。

表2 GH3039化学成分（at%）

试验所用结构钢42CrMo属于超高强度钢，具有高的强度和韧性，淬透性也较好，其热处理制度是调质，其化学成分见表3。

表3 42CrMo化学成分（wt%）

本次焊接将所用TiAl涡轮轴车削至Φ25mm，GH3039高温合金、42CrMo试样均为圆棒，焊前将试样端面车削平整，并用丙酮清洗端面。……