Processamento de ligações γ-TiAl/ Ti6Al4V por brasagem por difusão com recurso a multifolhas Al/Cu

Abstract

O presente estudo incide sobre o processamento de ligações γ-TiAl/Ti6Al4V por brasagem por difusão com recurso a multifolhas Al/Cu. Foi avaliada a influência das variáveis de processamento (composição química global do sistema multifolhas, temperatura de brasagem, tempo de estágio de brasagem e pressão de processamento) na composição química e microestrutura das interfaces. Em função das espessuras das folhas de Al e Cu disponíveis, selecionou-se as sequências de multifolhas Cu/Al/Cu e Al/Cu/Cu/Al, de forma a que as suas composições químicas globais se ajustassem, o mais possível, à do eutético Al-Cu e à de uma solução sólida de Al no Cu, respetivamente. O processamento das ligações foi efetuado em vazio, com temperaturas de brasagem de 625 e 725 ºC, com tempos de estágio à temperatura de brasagem de 60 e 120 minutos e com pressões de 4 e 10 MPa. A microestrutura e a composição química das interfaces foram analisadas por Microscopia Eletrónica de Varrimento (MEV) e Espetroscopia de Dispersão de Energias (EDS), respetivamente. As interfaces obtidas, independentemente das condições de processamento, apresentam sempre algumas zonas com fissuras e poros. No processamento efetuado a 625 ºC, durante 60 minutos, com a configuração Cu/Al/Cu e uma pressão de 4 MPa, a ligação ocorreu pela formação de duas camadas de reação, ambas constituídas por Al3Ti. Com uma pressão de 10 MPa, a interface não apresenta em nenhuma zona a morfologia típica do eutético, o que indica que durante o processo de ligação não houve formação de fase líquida. O aumento da temperatura para 725 ºC induz alterações na microestrutura, que se caracterizam por um maior grau de heterogeneidade, já o aumento do tempo de estágio para 120 minutos não induz alterações significativas. O processamento efetuado a 625 ºC, com a configuração Al/Cu/Cu/Al resultou na formação de uma interface homogénea mas não inibiu a formação da fase frágil Al2Cu. Para a mesma configuração e uma temperatura de 725 ºC a interface apresenta fases potencialmente mais resistentes a temperaturas elevadas e as fases Al2Cu e (Al) foram eliminadas.

The joining of a gamma based titanium aluminide alloy to Ti6Al4V alloy by diffusion brazing with Al/Cu multifoils was studied. In this study the influence of the processing variables (global chemical composition of multifoils system, brazing temperature, dwell time and pressure) on the chemical composition and microstructure of interfaces was evaluated. Joining was carried out in vacuum at 625 and 725 ºC, for 60 and 120 minutes and with a pressure of 4 and 10 MPa. In this study different sequences of pure foils of Al and Cu (Cu/Al/Cu and Al/Cu/Cu/Al) were tested. The microstructure and chemical composition of the interfaces were analysed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and by Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), respectively. The bonding interfaces present some zones with cracks and pores, regardless of the processing conditions tested. Joining at 625 ºC, for 60 minutes, with the configuration Cu/Al/Cu and a pressure of 4 MPa was promoted by the formation of two reaction layers, both composed of Al3Ti. With a pressure of 10 MPa, the interface does not show in any typical morphology of eutectic zone, which shows that during the bonding process there was not formation of liquid phase. The increase in temperature to 725 ºC induces changes in microstructure, which we are characterized by a greater degree of heterogeneity. Increasing the dwell time to 120 minutes does not induce significant changes in the microstructure. Joining carried out at 625 ºC, with the configuration Al/Cu/Cu/Al resulted in the formation of an homogeneous interface but did not inhibit the formation of brittle phase Al2Cu. For the same configuration and a joining temperature of 725 ºC, the interface presents high temperature phases and phases Al2Cu and (Al) were eliminated.