TA15/Ti2AlNb四層空心舵翼超塑成形/擴散連接工藝研究

武永，周賢軍，吳迪鵬，秦中環(huán)，李保永，陳明和

TA15/Ti2AlNb四層空心舵翼超塑成形/擴散連接工藝研究

武永1，周賢軍1，吳迪鵬1，秦中環(huán)2，李保永2，陳明和1

（1. 南京航空航天大學 機電學院，南京 210016；2. 北京航星機器制造有限公司，北京 100013）

研究TA15/Ti2AlNb異種合金四層空心舵翼件成形/擴散連接工藝，獲得合理的工藝參數，掌握塑性變形和擴散連接規(guī)律，推動異種合金輕量化中空結構件的應用。采用MSC.Marc有限元仿真了TA15/Ti2AlNb異種合金四層空心舵翼超塑成形/擴散連接工藝過程，根據2種材料的高溫變形規(guī)律優(yōu)化出氣壓加載曲線，開展了空心舵翼的超塑成形/擴散連接實驗研究，測試了舵翼的壁厚分布，分析了焊縫的金相組織。成功制備了TA15芯板直立筋良好、三角區(qū)寬度僅1.1 mm的四層空心舵翼，面板最大減薄率為20.0%，芯板最大減薄率為54.2%，芯板與面板之間擴散連接區(qū)域的焊合率為46.8%～98.6%。超塑成形/擴散連接工藝可制造TA15/Ti2AlNb異種合金空心結構，2種合金高溫流動應力的顯著差別避免了表面溝槽缺陷，但當整形壓力和保壓時間不足時，四層結構內各處擴散連接焊合率存在不穩(wěn)定性。

鈦合金；Ti2AlNb合金；超塑成形/擴散連接；焊合率

隨著飛行器速度的不斷提高，飛行器舵翼等構件的工作環(huán)境更加惡劣[1-2]，對耐高溫、輕質和高尺寸精度等性能有了更高的要求[3]。采用超塑成形/擴散連接工藝（SPF/DB）可制備出高精度、高可靠性的低成本鈦合金四層空心舵翼、整體壁板、口蓋等零件[4]，比傳統(tǒng)的蒙皮和骨架裝配制造的方法更具強量化優(yōu)勢，具有廣闊的應用前景[5-6]。……