为了提高飞机发动机推重比、减少油耗,要求压气机盘采用新结构或密度小的新材料,以满足更大的温度梯度和应力梯度的工作环境,由Ti₃Al基金属间化合物与钛合金复合制造双合金盘是最有发展前景的技术之一。Ti₃Al基合金具有高的高温性能,但室温塑性差,成形困难,制造成本高:而TC4两相钛合金可以在450℃以下温度长时间工作,广泛用于压气机盘的制造。开展Ti₃Al基合金Ti-24Al-15N_b-1.5M₀和TC4两相钛合金制造双合金盘的基础研究和工艺研究十分重要。 本文的目的是探索Ti₃Al金属间化合物Ti-24Al-15N_b-1.5M₀与TC4两相钛合金电子束焊接、热模锻造及热处理的可行性,并研究焊接后热加工变形、热处理即热力交互作用对焊缝组织与性能的影响。采用热模锻造技术,通过对不同状态Ti₃Al进行真空电子束焊接的双合金进行不同程度的变形,不同的热处理工艺的研究,探索热力交互作用对焊缝组织、性能的影响规律。 本文研究了不同状态的金属间化合物Ti-24Al-15Nb-1.5M₀与两相钛合金TC4毛坯经真空电子束焊接后,锻造温度、热处理制度、变形量以及热力交互作用对合金元素Al、Nb、V在焊接界面上扩散规律的影响。研究发现提高变形和热处理温度,可以增大原子迁移的动能,有利于提高合金元素的扩散速度,均匀焊缝显微硬度;加大变形量,有利于提高晶格畸变能并细化晶粒、改变相的形态、减小相的尺寸,缩短合金元素的扩散路程。 实验结果表明,用轧制棒材进行真空电子束焊接后的Ti₃Al/TC4双合金在B区锻造,变形程度在50%,并经700℃/12h,AC热处理后,焊缝的组织和性能最好。在室温拉伸时,焊缝处强度稍低于Ti₃Al,达到955～1020MPa,而在500℃拉伸时,焊缝处强度稍高于TC4合金,达到692～697Mpa,并得到很好的塑性,这为双合金盘成形提供了可行的工艺路线。