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Ti2AlNb基合金具有较高的比强度、抗氧化性、无磁性、断裂韧性等优点,可在600-800℃长时间使用、1000℃以上短时间使用,成为最具潜力的新型轻质航空航天高温结构材料,焊接技术是此类合金推进应用的关键环节。本文采用真空扩散连接方法,研究Ti2AlNb基合金同种材料和Ti2AlNb/TA15异种材料不加中间层的直接固态扩散连接工艺。利用SEM、拉伸试验分析手段,对Ti2AlNb基合金同种材料的扩散结合界面进行组织及性能分析,研究连接温度、连接压力和保温时间对连接接头质量的影响,确定合适的工艺参数。实验结果表明,当温度为950℃时,合金的抗拉强度最大且断口由大量等轴状韧窝组成；增大连接压力有利于界面冶金结合,但实际中希望压力尽可能小；保温时间决定扩散层深度,保温时间为120min时,连接面实现了良好的冶金结合。确定了较佳扩散连接工艺规范为连接温度950℃,连接压力10-15MPa,保温时间120min。采用SEM、EDS、XRD测试分析手段,研究不同工艺参数下Ti2AlNb/TA15的扩散界面结合状态和组织结构等。实验结果表明,升高连接温度和延长保温时间,界面扩散层的深度增加,且温度的影响作用大于连接压力；扩散层处元素的重新分布使扩散层处的组织区别于母材,XRD结果表明,Ti2AlNb基合金断口处显微组织中α2相增多,B2相和O相减少,TA15合金断口处α相含量减少,p相含量增多,还有一部分B2相、O相和α2相存在；当温度为940℃,保温时间150min,连接压力10MPa时可获得良好的扩散连接接头,扩散层深度达30μm。对940℃,10MPa条件下Ti2AlNb/TA15扩散接头的残余应力分布进行有限元分析,结果表明,接头径向残余应力为Ti2AlNb一侧受拉应力,最大值为105.1MPa,TA15一侧受压应力,最大值为-99.97MPa；轴向残余应力主要分布在接头边缘区域,最大拉应力为55.84MPa,最大压应力为88.7MPa。采用分子动力学方法,构建O相及B2相晶体扩散行为的计算模型,对O相合金和B2相合金在不同温度、不同压力条件下的扩散行为进行模拟。结果表明,微观条件下扩散系数随温度升高而增大,随压力的增加而降低。通过扩散系数与温度间的Arrhenius关系,计算出B2相自扩散、O相与B2相互扩散的扩散激活能分别为0.67、0.77eV。