FGH97高温合金TLP焊接接头组织分析

采用BNi82CrSiB中间层材料对FGH97高温合金进行了过渡液相(TLP)焊,研究了焊接温度为1150℃不同保温时间条件下的接头组织.结果表明,随保温时间的延长,焊缝宽度逐渐增大,焊缝中等温凝固区γ固溶体的数量逐渐增多,而焊缝中央非等温凝固区树枝状γ/Ni2B共晶、γ/γ'共晶、Ni3Si、M23B6和Cr2B等物相逐渐减少并消失,最后形成致密的γ固溶体焊缝组织.同时,随保温时间的延长,焊缝两侧扩散区的宽度逐渐增大,且有针状、颗粒状和蠕虫状的M3B2型硼化物析出,且越远离焊缝,析出相的数量越少.     

标准热处理对采用BNi-9焊料的瞬时液相连接IN-738LC高温合金的影响

研究标准热处理对扩散焊IN-738LC高温合金显微组织和力学性能的影响。对连接样品进行全固溶退火、部分固溶退火和时效处理3个不同的热处理。结果表明,在1120℃下焊接5 min,会导致不完全等温凝固,在焊缝处形成富Ni、Cr的硼化物共晶相。当保温时间延长到45 min时,接头中发生完全等温凝固,形成镍的先共晶固溶体γ相。等温凝固和非等温凝固样品的标准热处理能完全消除扩散影响区的硼化物相,并在等温凝固区形成γ’析出相。然而,在非等温凝固样品的接头区观察到不连续的再凝固产物。等温凝固样品经标准热处理后,剪切强度最高(约801 MPa),为基材剪切强度的99%。     

DZ38G高温合金扩散钎焊微观结构分析

在真空环境下采用Ni-Si-B中间层,扩散钎焊DZ38G高温合金,扩散连接温度为1050℃,扩散连接时间为30～70min,焊后均质化保温温度为1050℃,保温时间为300 min.研究了接头的微观结构.研究表明:等温凝固完成前,接头主要有四种不同的相构成:初始共晶的γ固溶体、Ni基硼化物、共晶的γ固溶体和母材金属;在1050℃下,扩散钎焊时间70 min以上,可完成等温凝固.     

镍基单晶高温合金钎焊接头的微观组织与性能

采用一种含B，Si的镍基合金钎料钎焊CMSX-4单晶高温合金，利用SEM，EPMA分析接头的微观组织与相组成，探究降熔元素B和Si的扩散机制及接头形成机理. 结果表明，不同间隙焊缝的微观组织相似，相组成相同，但随着间隙的增加，焊缝中的硼化物析出相增多，同时出现微孔等缺陷；对于相同焊缝间隙的接头，随着保温时间的延长，焊缝中的硼化物相的平均尺寸在一定程度上增大，且分布更加集中，母材与焊缝间的界面连接层厚度增加. 钎焊过程中，B元素集中分布于焊缝中心区，与Cr，W，Mo等元素反应，形成脆性硼化物相M₃B₂，B元素未向母材中扩散，近焊缝区中未见硼化物相析出；Si元素不仅在焊缝中心区形成镍硅化物相，也向母材中扩散，在近焊缝区形成含Si元素的镍基固溶体. 对不同焊缝间隙与保温时间的单晶钎焊接头在980 ℃/100 MPa条件下进行持久性能测试. 结果表明，单晶钎焊接头的持久寿命随着焊缝间隙的增加而降低，随保温时间的延长而升高，但当保温时间延长至30 min以上时，接头持久寿命没有显著增加.     

DZ40M钴基合金钎焊接头微观组织及性能研究

研究了DZ40M定向凝固钴基高温合金的钎焊行为,利用SEM/EDS对钎焊接头的微观组织形貌和物相组成进行了分析,并测试了接头的高温拉伸强度与高温持久寿命。结果表明,接头中间的钎缝组织主要由镍基固溶体与白色条状富W硼化物组成,靠近母材的元素扩散区主要由母材基体和分布在其中的块状硼化物组成,钎缝组织和元素扩散区之间的界面连接区主要由Ni-Co固溶体、灰色块状富Cr硼化物与弥散分布的富Co相组成。对接头的性能测试发现,在980℃下不同钎缝间隙的接头抗拉强度变化不大,抗拉强度约为150 MPa;而在980℃加载66 MPa条件下高温持久寿命随着钎缝间隙的增大而下降。高温持久寿命与钎焊中的硼化物析出相尺寸和含量有关,尺寸越大,含量越高,接头的高温持久寿命越低。     

焊接工艺对瞬时液相焊接头组织及性能的影响

以Ni-Cr-B非晶薄片作为连接中间层,对Mar-M247镍基高温合金进行瞬时液相焊,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和硬度测试仪研究了焊接温度及时间对接头组织和性能的影响。结果表明:中间层和基体发生扩散反应,在保温时间不充分时,连接层内形成了非等温凝固区,其组成为镍基固溶相,富Ni硼化物和富Cr硼化物。在温度一定时,随着保温时间的增加,非等温凝固区宽度逐渐减小,最后形成完全等温凝固区,试样接头的断裂方式也由脆性断裂转变为韧性断裂。当保温时间一定时,升高焊接温度至1150℃,接头组织中非等温凝固区占比最小,力学性能最佳,极限拉伸强度为845 MPa,伸长率为11.5%。     

单晶高温合金的过渡液相扩散焊

为了探明单晶过渡液相(TLP)扩散焊接头组织与性能的关系,采用扫描电镜(SEM)研究接头微观组织,并进行力学性能测试. 结果表明,接头由连接区和基体区所组成. 当等温凝固过程未完成时,连接区由等温凝固区和快速凝固区组成,而等温凝固区主要由γ和γ'相组成,快速凝固区主要是由共晶组织组成. 当等温凝固完成而固态均匀化过程不充分时,连接区由等温凝固区和分布在接头中心的硼化物相组成. 采用低温等温凝固,高温固态均匀化的焊接工艺可以获得高性能的接头.     

K480镍基高温合金钎焊接头组织与性能

采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al钎料对K480高温合金进行真空钎焊,通过扫描电镜和能谱分析研究了钎焊接头微观组织和钎焊保温时间对微观组织的影响,通过拉伸试验机研究了钎焊接头高温拉伸性能的变化规律。结果表明,在1 220℃×15 min镍基钎料可与高温合金粉末发生冶金反应生成致密完整的钎焊接头。钎焊接头主要由高温合金粉末颗粒、γ+γ′共晶相、含Si硼化物相和富Nb的Ni₃Si相组成。与此同时,钎料中的Nb, W等元素向母材发生扩散生成（Nb, Ti）C和（Mo, W,Cr, Ni）₃B₂相。随着钎焊保温时间延长,合金粉末颗粒不断长大,接头中脆性化合物总量减少,含Si的硼化物逐渐由块状、条状转变为骨架状（Mo, W,Cr, Ni）₃B₂相,保温时间超过1 h,接头内出现大尺寸孔洞缺陷。保温时间为15 min时可获得最佳的接头性能,980℃高温拉伸强度为585 MPa,达到母材性能的90%以上。保温时间超过1 h后,钎焊接头高温拉伸性能出现下降趋势,其原因主要是由于（Mo, W,...     

IC10单晶过渡液相扩散焊接头微观组织与力学性能

采用扫描电镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）研究IC10单晶高温合金过渡液相（TLP）扩散焊接头微观组织演变．结果表明,接头由连接区和基体区所组成,连接区由等温凝同区和快速凝固区组成．快速凝固区可以通过延长保温时间的方法予以消除．随着保温时间从2h增加到8h,基体内的γ＇相尺寸达到了0．9μm．通过限制TLP扩散焊接头内晶界的形成,以及焊后固溶处理的方法可以有效提高接头的力学性能．在温度1000℃下,接头平均抗拉强度为507MPa．在温度1000℃、应力144MPa下接头持久寿命可达到120h以上．     

GH4738/GH3536异种高温合金钎焊接头的组织与性能

采用BNi-2镍基钎料对GH4738和GH3536异种高温合金在1 040℃×10 min条件下进行真空钎焊,通过扫描电子显微镜和能谱仪分析了钎焊接头的微观组织及物相组成,并测试了钎焊接头的高温强度。结果表明,钎缝与母材界面结合良好,且钎缝组织致密。在钎焊接头观察到3个特征组织区域,分别为元素扩散区、等温凝固区和非等温凝固区。等温凝固区由镍基固溶体组成,而非等温凝固区除了镍基固溶体外,还存在大量的Ni3Si相及少量的富含Cr,Mo的硼化物。在730℃高温条件下,钎焊接头抗拉强度为259 MPa。在拉伸过程中,钎焊接头沿非等温凝固区开裂,而Ni3Si及硼化物等脆性相内部形成的微裂纹促进了钎焊接头的断裂。     

BNi-2真空钎焊0Cr18Ni9不锈钢钎缝组织及相变机理研究

采用BNi-2镍基膏状钎料,在1 050℃/10 min工艺条件下,对0Cr18Ni9奥氏体不锈钢进行真空钎焊,并通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪等对钎焊接头界面的显微组织、钎缝内元素分布及物相结构进行测试。结果表明,钎缝区组织由γ-Ni基固溶体和金属化合物Cr_2B等构成。随着钎焊温度升高,钎料中B、Si元素向母材扩散愈充分,在奥氏体界面处沿晶析出Cr_2B等硼化物。     

以BNi2非晶为中间层的CB2耐热钢瞬时液相扩散连接的接头组织和性能研究

本文主要研究采用BNi2非晶态中间层的CB2耐热钢瞬时液相扩散连接接头组织和性能,及焊后热处理对接头组织和性能的影响。富Cr硼化物(CrB, CrB2, Cr2B3, Cr3B4 and Cr5B3)和Cr-Mo硼化物出现在接头的过渡区和扩散影响区,其尺寸和数量在等温凝固完成时达到最大值。随着连接温度和时间的增加,富Cr的硼化物和Cr-Mo硼化物逐渐减少,而BN相逐渐增加。经过焊后热处理后,接头的富Cr硼化物几乎全部消失,而BN相的尺寸和数量增加。在热处理之前,焊接温度为1150°C ,保温时间1800s的接头有最大的拉伸强度为934 MPa,延伸率为5.3%。通过焊后热处理,断裂发生在母材,延伸率提升到20%,而拉伸强度降低到720 MPa。     

以BNi-2非晶为中间层的CB2耐热钢瞬时液相扩散连接的接头组织和性能研究（英文）

主要研究采用BNi-2非晶态中间层的CB2耐热钢瞬时液相(TLP)扩散连接接头组织和性能,及焊后热处理(PBHT)对接头组织和性能的影响。富Cr硼化物和Cr-Mo硼化物出现在接头的过渡区和扩散影响区,其尺寸和数量在等温凝固完成时达到最大值。随着连接温度和时间的增加,富Cr的硼化物和Cr-Mo硼化物逐渐减少,而BN相逐渐增多。经过焊后热处理后,接头的富Cr硼化物几乎全部消失,而BN相的尺寸和数量增加。在热处理之前,焊接温度为1150℃,保温时间1800 s的接头有最大抗拉伸强度,为934 MPa,延伸率为5.3%。通过焊后热处理,断裂发生在母材,而其延伸率显著提高到20%,而抗拉伸强度降低到720 MPa,其性能与原始的母材性能相近。     

DZ40M合金钎焊接头组织与性能

采用Co-Cr-Ni系钎料在不同的钎焊工艺下对DZ40M定向凝固合金进行了真空钎焊试验,通过扫描电镜、波谱/能谱分析仪和X射线衍射仪对钎焊接头进行了微观组织观察和典型物相成分分析,测试了接头的高温持久寿命和高温拉伸强度.结果表明,钎焊接头主要由近缝区、扩散反应区和钎缝中心区组成,近缝区含有较少的化合物,扩散反应区由钴基固溶体、硼化物和碳化物构成,钎缝中心区则由大量的钴基固溶体、白色和灰色硼化物骨架以及少量的深色条块状或骨架状碳化物等构成;在1180℃/30 min钎焊工艺下接头980℃/83 MPa持久寿命最高,平均值达到18 h 10 min,900℃高温拉伸性能均超过母材技术标准规定的305 MPa.     

焊后热处理对CB2耐热钢焊接头组织及力学性能的影响

采用BNi-2非晶薄片作为连接中间层,分别在温度为1060℃,1100℃和1140℃,保温时间为1800 s的条件下,对CB2耐热钢进行瞬时液相焊接,并对接头进行焊后热处理。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对接头显微组织和元素分布进行分析,并对接头的力学性能进行测试。结果表明,在焊接过程中,中间层和基体发生明显相互扩散。在1060℃的焊接温度下,接头中心处形成了非等温凝固区,其组成主要为富Cr硼化物。随着连接温度的增加,非等温凝固区消失,形成完全等温凝固区。在接头的扩散影响区,有Cr硼化合物的出现,在温度为1100℃时,其数量达到最大值,而后随温度增加而减少。接头的抗拉强度在1140℃达到最大值为920 MPa,而伸长率低于7%,拉伸断裂发生在接头。在经过焊后热处理后,接头的等温凝固区域宽度增加,而扩散影响区中的Cr硼化物减少,拉伸断裂以韧性断裂方式发生在母材,强度降低为723 MPa,但断后伸长率明显提升至19%,达到原始母材的性能,因此焊后热处理可以优化接头的力学性能。     

BNi68CrWB钎焊K24/GH648异种高温合金的界面形成机理

采用BNi68CrWB钎料粉末对K24和GH648异种高温合金进行钎焊连接,分析了接头典型界面组织,提出了钎焊过程反应机理.结果表明,接头由共晶区、等温凝固区和扩散区组成.共晶区由WB,CrB和镍基固溶体组成,等温凝固区为镍基固溶体,GH648侧扩散区由WB,W_xB_y,Cr_xB_y,以及沿晶界析出的镍基固溶体和少量的Cr₂Ni₃相组成,K24侧扩散区与母材差异不明显.钎焊过程由元素富集、母材溶解、等温凝固和共晶凝固四个阶段组成.其中等温凝固阶段是钎焊过程中最关键的阶段,等温凝固不完全时,钎缝中央存在共晶组织,影响接头性能.钎焊温度1 150℃,保温120 min时,等温凝固完全,接头组织均匀,力学性能最优,室温拉剪强度可达323 MPa.     

热模拟MHC/GH4099扩散钎焊接头的组织与力学性能

采用NiCrSiB中间层在热模拟机上成功实现了难熔合金钼-铪-碳(MHC)与镍基高温合金GH4099的真空扩散连接;通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对接头的微观组织进行表征;同时研究了不同连接温度对接头组织和力学性能的影响. 结果表明,在950,1000和1 050 ℃保温600 s时均可获得可靠的焊接接头;MHC/GH4099接头主要由γ-Ni基固溶体、CrMo固溶体、NiMo,CrB以及Ni₃Si等相组成;在1 050 ℃焊接时,接头室温抗剪强度最高,可达116 MPa. MHC侧焊接热影响区存在较大的焊后应力集中,是引起接头发生脆性断裂的主要原因.     

一种铸造镍基高温合金的凝固行为

M963合金的凝固顺序为：L→L γ→L （γ‘ MC） γ→（γ γ‘) （γ MC） γ→（γ γ‘） （γ MC） γ γ‘；凝固组织呈树枝状结构，由γ固溶体基体。γ‘析出组及分布在枝晶间区的骨架状MC碳化物和（γ＋γ‘）共晶组成；碳降低合金的液相线温度和（γ＋γ‘）共晶温度，提高MC碳化物的形成温度，增加MC碳化物的体积分数，降低（γ＋γ‘)共晶的体积分数；高熔点元素W和Co在枝晶干偏聚，Al,Ti,Nb,Cr和Mo在枝晶间偏聚。     

γ/γ′-αMo定向共晶合金激光快凝的微观组织研究

对γ/γ′-αMo定向共晶合金进行激光快凝实验.结果表明,激光快凝后,合金组织细化,偏析减少,硬度显著提高.在激光脉冲平行于定向共晶生长方向时,熔凝区重新生长出更细密的定向共晶组织;激光脉冲垂直于定向共晶生长方向时,熔凝区由更致密的胞状晶和枝晶组成.在熔凝区的枝晶组织中,枝晶臂由γ固溶体及从该固溶体析出的细小γ′相组成;枝晶间由含有γ′的γ固溶体和富Mo亚稳相的共晶组成,亚稳相包括[αMo（（ordered））],Ni3Mo和[Ni3Mo（（ordered））].     

γ/γ'-αMo定向共晶合金激光快凝的微观组织研究

对γ/γ'-αMo定向共晶合金进行激光快凝实验.结果表明,激光快凝后,合金组织细化,偏析减少,硬度显著提高.在激光脉冲平行于定向共晶生长方向时,熔凝区重新生长出更细密的定向共晶组织;激光脉冲垂直于定向共晶生长方向时,熔凝区由更致密的胞状晶和枝晶组成.在熔凝区的枝晶组织中,枝晶臂由γ固溶体及从该固溶体析出的细小γ'相组成;枝晶间由含有γ'的γ固溶体和富Mo亚稳相的共晶组成,亚稳相包括[αMo(ordered)],Ni3Mo和[Ni3Mo(ordered)].