本发明涉及钛合金焊接，具体是指一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的方法。
背景技术：
1、高温钛合金在高温环境下仍能保持较高的力学性能、蠕变抗力和抗氧化能力，常用来生产航空发动机燃烧室附近的压气机部件和叶片，在航空航天领域中占据重要地位。扩散连接技术是指同种或异种金属、非金属材料，在高温、高压、真空或保护气体环境下，连接表面发生原子扩散的一种可靠连接技术，扩散连接技术常被用于钛合金的连接。相比于传统焊接方式，扩散连接技术有效避免了由于金属熔化而导致的产品质量缺陷。随着航空航天领域轻量化的发展，钛合金扩散连接技术得到了充分发展。传统的高温钛合金扩散连接技术常采用真空扩散连接等方法实现，但存在升温速度慢，所需扩散温度高，材料在高温条件下停留时间长等问题。因此亟需提供一种快速扩散焊接高温钛合金的方法，以解决传统真空热压扩散焊接扩散时间长、加工效率低，快速加热但易温度分布不均匀，且扩散质量易不稳定等问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种能够以较高的升温效率和自动升温的方式、利用微波烧结的优势从而实现高温钛合金可靠且快速扩散连接的方法。
2、本发明通过下述技术方案实现：一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的方法，包括以下步骤：
3、（1）对高温钛合金的待连接面进行预处理；
4、（2）将两块经过预处理的高温钛合金试片完全重叠，作为试样；
5、（3）将试样放入微波烧结炉中，在试样上方施加0.5 mpa~1.5 mpa的压力；
6、（4）使用微波烧结炉，在真空条件下，以实时检测试样温度的方式下加热试样至970 ℃的连接温度；
7、（5）在970 ℃的连接温度下进行0.5 h~1.5 h的保温，保温结束后冷却高温钛合金接头，即得到高温钛合金扩散连接接头。
8、本技术方案的工作原理为，微波烧结是利用微波加热来对材料进行烧结，它同传统的加热方式不同。材料对微波的吸收是通过与微波电场或磁场耦合，将微波能转化热能来实现的。传统的加热是依靠发热体将热能通过对流、传导或辐射方式传递至被加热物而使其达到某一温度，热量从外向内传递，传统的加热方式烧结时间长，能耗高。微波烧结具有升温速度快、能源利用率高、加热效率快和安全卫生无污染等特点，并能提高产品的均匀性和成品率。对于尺寸较大的零件，使用真空热压等方法进行加热时，传统的加热方法不足以使大零件受热均匀，影响其性能，而微波烧结利用细微结构耦合而产生热量的加热方式使大零件也能受热均匀。此外与常规烧结相比，微波烧结的快速升温优势可以有效抑制晶粒组织长大，获得超细晶粒结构材料，显著改善材料的显微组织。因此，本发明利用微波烧结的方法对高温钛合金进行快速扩散焊接，以避免扩散过程中升温速度慢、加工效率低，板材在高温下停留时间过长而导致的晶粒粗大等问题和不足，以较高的升温效率（升温速度100 ℃/min）和自动升温的方式实现高温钛合金的可靠且快速的扩散连接。
9、为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（1）中，对高温钛合金的待连接面进行预处理的过程为，对高温钛合金的待连接面进行机械加工、打磨，接着使用酒精进行超声波清洗，最后烘干干燥。
10、为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（3）中，通过在试样上方摆放重物的方式，对试样上方进行施压，并在试样和重物之间用不吸收微波的物质将两者隔开。
11、为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述摆放的重物为sic。
12、为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述隔开试样和重物的物质为al2o3砖。
13、为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（4）中，所述真空条件为真空度为10-3~10-4pa高真空环境。
14、为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（4）实时检测试样温度的方式为通过红外测温系统，将红外测温系统对准试样，以非接触地方式得到试样的实时温度。
15、为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述红外测温系统的测温范围为300~1800 ℃，系统精度读数为±0.1%。
16、为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（4）中，加热试样的加热升温速率为100 ℃/min。
17、为更好的实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（5）中，高温钛合金接头保温过程中均置于真空度为10-3~10-4pa的高真空环境。
18、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
19、（1）本发明利用了微波烧结炉以更高的升温效率（升温速度100 ℃/min）最终快速得到高质量的高温钛合金扩散连接接头。由于微波烧结加热速率快，加热时间短（小于10min），降低了高温钛合金母材在高温下暴露的时间，母材在高温下长时间暴露会促使晶粒不断发生生长，增大了母材的晶粒度，从而影响母材的组织与力学性能，同时，微波烧结是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，其具有抑制晶粒组织长大、有利于获得超细晶粒结构材料，以及显著改善材料显微组织的优势；
20、（2）本发明采用了红外测温系统对微波烧结炉中试样进行直接测温，获得的是试样实时温度，相对于利用热电偶进行的真空扩散炉的炉内温度测量，试样实时温度更精确；
21、（3）本发明在获得高质量的焊接接头的同时还可大幅提高焊接效率，保证扩散工艺的均匀性和成品率，为高温钛合金可靠的、快速的扩散焊接提供了新的方法；
22、（4）本发明提供的一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的焊接方法，该方法实现高温钛合金扩散连接时的升温速度可达100 ℃/min，加工效率高，解决了常规真空热压炉升温速率慢、加热时间长、高温钛合金在高温下暴露时间长导致的组织恶化等问题，该方法所获得的高温钛合金扩散接头具有扩散质量稳定，接头晶粒组织细小，成品率高等优势，适宜广泛推广应用。
1.一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，对高温钛合金的待连接面进行预处理的过程为，对高温钛合金的待连接面进行机械加工、打磨，接着使用酒精进行超声波清洗，最后烘干干燥。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，通过在试样上方摆放重物的方式，对试样上方进行施压，并在试样和重物之间用不吸收微波的物质将两者隔开。
4.根据权利要求3所述的一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的方法，其特征在于，所述摆放的重物为sic。
5.根据权利要求3所述的一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的方法，其特征在于，所述隔开试样和重物的物质为al2o3砖。
6.根据权利要求1或2所述的一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述真空条件为真空度为10-3~10-4 pa高真空环境。
7.根据权利要求1或2所述的一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的方法，其特征在于，所述步骤（4）实时检测试样温度的方式为通过红外测温系统，将红外测温系统对准试样，以非接触地方式得到试样的实时温度。
8.根据权利要求7所述的一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的方法，其特征在于，所述红外测温系统的测温范围为300~1800 ℃，系统精度读数为±0.1%。
9.根据权利要求1或2所述的一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，加热试样的加热升温速率为100 ℃/min。
10.根据权利要求1或2所述的一种利用微波烧结快速扩散连接高温钛合金的方法，其特征在于，所述步骤（5）中，高温钛合金接头保温过程中均置于真空度为10-3~10-4 pa的高真空环境。
