K417G高温合金大间隙钎焊的组织演变与性能的研究

采用低熔点的含硼镍基合金粉末与高熔点镍基合金粉末的混合粉末作为钎料,在真空热压炉中对K417G镍基高温合金进行大间隙钎焊连接。研究了钎料成分对接头显微组织演变规律的影响,分析了接头的强化机制。结果表明,提高钎料中高熔点合金粉的含量,可有效减少焊缝中硼化物的形成量,提高焊缝组织均匀性。当钎料中高熔点合金粉含量为95 wt.%时,硼元素扩散均匀,获得弥散分布的颗粒状的M3B2 型硼化物,接头的室温和600 °C抗拉强度为971 MPa和934 MPa,达到了母材的强度。此外,原位析出于接头界面处的细小弥散碳硼化物M23(C,B)6与基体的共格关系是实现高质量大间隙钎焊连接的重要因素。     

DD5单晶高温合金大间隙钎焊的组织演变与界面形成机制

采用新型Ni-Co-Cr-W-B+DD99混合粉末钎料焊接DD5单晶高温合金,分析钎料成分对接头显微组织演变和接头力学性能的影响,探讨Ni-Co-Cr-W-B钎料/DD99合金粉的界面形成机制与接头形成机理.结果表明,在钎焊过程中,Ni-Co-CrW-B钎料/DD99合金粉的界面上首先形成了g-Ni初生相,B偏析并析出细小颗粒状的M3B2型硼化物,在冷却过程中残余液相形成块状M3B2相、g+g′共晶相和g-Ni+Ni3B+Cr B共晶相.提高混合粉末钎料中DD99合金粉的配比,可有效抑制焊缝中的硼化物和低熔点共晶相的形成,提高焊缝成分和组织均匀性.当DD99合金粉的配比增加至70%(质量分数)时,B可均匀扩散至DD5母材和DD99合金粉中,未观察到低熔点共晶相,界面处脆性化合物相显著减少,接头高温性能提高.接头经过固溶处理和时效处理后,在870℃的高温拉伸性能可提高至1010 MPa.     

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.     

钎焊温度对CMSX-4单晶高温合金接头组织与性能的影响

采用一种镍基合金钎料钎焊CMSX-4单晶高温合金,利用扫描电镜、电子探针等分析手段研究接头的微观组织与相组成,并利用高温持久试验机测试接头的高温持久性能,讨论不同钎焊工艺条件下,接头的组织与性能变化规律及接头的断裂机制。研究发现,随着钎焊温度的提高,焊缝中低熔点化合物相减少,小尺寸凝固缺陷消失,白色硼化物比例先升高后降低,γ'沉淀相增多,接头的高温组织稳定性增加。当钎焊温度不低于1 290℃时,CMSX-4单晶高温合金接头在980℃/100 MPa条件下的持久寿命可达到400 h。观察接头的断口形貌发现,断裂均发生在焊缝处,断裂模式为以脆性断裂为主的混合断裂。     

取向偏差对镍基单晶高温合金钎焊接头组织与力学性能的影响

采用一种镍基合金钎料在1210℃、30 min条件下对0°+0°、0°+45°及0°+90°3种[001]取向偏差的CMSX-4单晶高温合金进行真空钎焊连接及时效热处理,研究热处理前后母材取向偏差对接头微观组织与力学性能的影响。结果表明,3种取向偏差接头的钎料合金区微观组织与相组成相似,均由γ-Ni、γ′、γ+γ′共晶、M_3B_2型硼化物、CrB、镍硅化合物以及γ-Ni+Ni_3B+CrB三元共晶相组成。钎料中的降熔元素B向母材扩散不明显,接头的扩散影响区未见脆性化合物相析出。接头经过热处理后,元素扩散均匀,脆性的化合物相减少。当焊缝两侧的母材存在取向偏差时,焊缝中心处可观察到连续的晶界。对3种取向偏差钎焊接头进行室温与高温拉伸性能测试可知,母材取向偏差对未热处理的钎焊接头的室温和高温拉伸性能无显著影响,但经过热处理后,母材取向偏差对接头的室温与高温强度影响较大。断口观察发现,断裂位置均为钎料合金区,而经过热处理后的取向偏差接头,裂纹在焊缝中心的晶界处萌生并扩展,导致断裂。     

两种钎料大间隙钎焊K465合金接头组织及性能

采用预填镍基合金粉的方法,分别采用一种钴基钎料和一种镍基钎料对K465镍基铸造高温合金进行了大间隙钎焊试验。结果表明,这两种钎料均能实现K465合金的大间隙钎焊。钴基钎料钎焊接头微观组织主要包括镍基合金粉颗粒、粉颗粒间Ni-Co基固溶体以及固溶体上分布着的灰色块状相M23(C,B)6和白色块状相M3B2。镍基钎料钎焊接头微观组织包括镍基合金粉颗粒、粉颗粒间Ni-Cr基固溶体以及分布在颗粒上和颗粒间的白色物相M3B2。钴基钎料钎焊接头900℃平均抗拉强度520 MPa,高于镍基钎料钎焊接头的488 MPa,两者均超过了母材强度的50%。     

K452合金钎焊接头组织与性能

采用钴基钎料及镍基合金粉料,在1 170℃保温60 min的钎焊工艺下,对K452镍基铸造高温合金进行了45°坡口对接试样真空钎焊实验,通过扫描电镜和能谱分析仪分析了接头显微组织观察与物相,并进行了钎焊接头的高温性能测试。实验结果表明,钎焊接头界面结合良好,钎缝组织主要以固溶体为主,钎料组织填充于镍基合金粉颗粒间并存在小块状白色化合物,细小颗粒状化合物弥散分布于合金粉填料颗粒内部;钎焊接头900℃抗拉强度达到400 MPa,900℃/100 MPa持久寿命为133 h37 min。     

扩散处理对镍基高温合金大间隙钎焊接头组织和性能的影响

采用含有Nb、Al、Ti的镍基钎料钎焊大间隙K465镍基高温合金,研究扩散处理对接头组织和性能的影响。结果表明,钎焊状态下K465镍基高温合金大间隙接头组织由γ+γ′相,块状γ′相及硼化物、硅化物及硼碳、硅碳复合化合物构成,液相扩散处理有利于元素扩散,明显改善接头组织性能,固相扩散接头组织性能改善不明显。     

第二代单晶高温合金DD6高性能钎焊接头的组织及力学性能

采用新设计的镍基钎料在1220℃、30 min条件下钎焊了第二代单晶高温合金DD6,分析了不同钎缝间隙(0.05、0.10和0.15 mm)对接头组织和性能的影响.结果表明,新镍基钎料获得的DD6高温合金钎焊接头的钎缝基体为与DD6母材相似的γ+γ′双相组织.随钎缝间隙的增大,脆性硼化物相逐渐增多,且由断续条状转变成粗大的鱼骨状;在0.15 mm间隙内预填FGH95高温合金粉末后,鱼骨状硼化物相变得细小、弥散.当钎缝间隙由0.05 mm增至0.10 mm,内部γ+γ′双相组织更细小,且钎缝中γ′相强化元素Al、Ti、Ta的总量高,对接头起到了良好的强化作用,钎焊接头在980℃的高温拉伸强度为694 MPa.按DD6母材标准热处理制度对钎缝间隙为0.10 mm的钎焊接头进行焊后时效处理,钎缝基体组织中的γ+γ′双相组织形貌得到有效调控,γ′立方化程度增加,接头在980℃的高温拉伸强度为807 MPa,与DD6母材自身的强度相当.     

锌基合金感应钎焊工艺的研究

采用感应钎焊对锌基合金进行焊接,通过SEM和EDS等分析手段,研究了锌基合金感应钎焊接头的微观组织和化学成分。结果表明:选用合适的钎料、钎剂,通过感应钎焊焊接锌基合金,能够在焊缝结合区得到均匀的等轴晶组织,并且发生了钎料和母材的相互溶解扩散,从而得到了良好的焊接接头。     

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。     

钎焊保温时间对GH738与GH4169镍基合金真空钎焊接头组织性能的影响

用镍基钎料钎焊镍基合金时钎焊保温时间对钎缝易产生金属间化合物、晶界渗入脆化现象有重要影响,因此采用5、15和45min三种钎焊保温时间对镍基合金进行真空钎焊试验,通过光学显微镜、扫描电镜、X射线能谱仪及硬度计等研究了三种钎焊保温时间下钎焊接头微观组织、成分及显微硬度分布等内容。结果表明,随着钎焊保温时间的延长,接头钎料与母材之间的元素扩散越充分,当钎焊保温时间为45min时,接头组织大部分为固溶体。     

Ni基钎料炉中钎焊邦迪管接头的组织结构分析

采用炉中钎焊的方法,在氮气保护性气氛中,实现了Ni基钎料钎焊邦迪管和低碳钢管接头的钎焊。对钎焊接头进行了外观分析,并研究了镍基钎料成分对钎缝组织结构和成分分布的影响。结果表明:采用Ni-P-Cu及Ni-P-Cu-Si钎料钎焊邦迪管和低碳钢是可行的;焊缝组织以Ni-P共晶体为主,其组织均匀致密;添加少量Si元素可促进钎料中Ni,Cu元素向母材的扩散以及母材Fe元素向熔融钎料的溶解,同时提高钎料的流动性,使得钎缝饱满光滑。     

镍基钎料钎焊接头MBC值的提高

研究了Ｃｕ的添加、非晶加工及预晶处理、钎焊工艺规范、钎焊后处理等因素对镍基钎料钎焊不锈钢接头最大钎焊间隙的影响,指出：随着钎料中铜含量的增多、非晶态钎料的使用、钎焊加热温度和保温时间的适度增加、钎焊后进行扩散处理,镍基钎料钎焊接头的最大钎焊间隙将得到提高。     

BNi68CrWB钎焊GH648/K42异种高温合金接头的组织与性能

采用BNi68CrWB钎料粉末对K24和GH648异种高温合金进行钎焊连接,分析了钎焊温度、保温时间、装配间隙等钎焊工艺参数对接头组织和性能的影响规律.结果表明,在钎焊接头可观察到三个特征组织区域:共晶区、等温凝固区和扩散区;钎焊温度过高,接头内部W-Cr-Ni脆性相增多,接头性能下降.保温时间延长可以促进钎料与母材之间元素的扩散,有利于获得均匀的固溶体组织,接头强度提高,但时间过长,性能略有下降.钎焊间隙在0.05~0.15 mm范围,钎焊温度1 150℃,保温时间30 min所得接头性能较高,约600 MPa.     

DD5单晶高温合金钎焊接头的微观组织和力学性能分析

采用Co基钎料在1 180℃/60 min条件下钎焊DD5镍基单晶高温合金,利用SEM,EPMA分析接头的显微组织,讨论接头的焊缝间隙对显微组织和相分布的影响.结果表明,当钎焊间隙为10 μm时,焊缝组织与母材相似,由γ和γ'相构成,其中弥散分布着细小的M₃B₂相;随焊缝间隙的增加,焊缝中形成骨架状M₃B₂相,富钴的γ-Ni,Ni-Si化合物等脆性相;当焊缝间隙大于200 μm时,焊缝中间形成球状的钴基固溶体,在钴基固溶体之间分布着多种化合物相.对接头进行高温拉伸性能测试可知,随着钎焊间隙减小,接头的高温性能提高,接头在870℃的抗拉强度最高可达到792 MPa.     

Ti-Ni钎焊Cf/SiBCN陶瓷接头界面组织及机理分析

使用Ti-Ni高温钎料实现C_f/SiBCN陶瓷自身连接.分别研究了钎料成分、钎料箔片叠层方式以及钎焊温度对焊接界面组织形貌的影响.结果表明,在Ni元素含量超过50%且以Ni/Ti/Ni方式叠层得到的接头界面良好,其中Ni元素深入陶瓷基体,与Si元素发生反应,在陶瓷内形成扩散层结构,扩散层内的Ni,Si元素成梯度分布,而Ti元素以化合物的形式弥散分布在焊缝中间部分的钎料层中试验发现,提高钎焊温度有利于Ni元素的扩散,在以Ni/Ti/Ni叠层、Ni元素含量低于50%时,提高钎焊温度至1 300℃得到的接头没有显著裂纹,中间层的钛化合物分布更加弥散.     

钎料Si含量对N5单晶钎焊接头组织和持久性能的影响

采用自制镍基粉末钎料对N5单晶进行高温钎焊,利用扫描电镜对接头组织进行观察,并对接头进行了高温持久性能测试。结果表明:钎料中硅含量对接头组织有较大影响,硅含量为2.0%~4.0%时接头中存在富硅的块状化合物,高温持久断裂时裂纹沿化合物相形核、扩展,最终导致材料发生沿晶断裂。当硅含量为1.0%~2.0%时接头组织均匀,且不存在富硅化合物,高温持久性能相对更好。     

Al2O3弥散强化铜与T2铜的真空钎焊工艺研究

使用Ag-Cu-Ti钎料以及Ag-Cu-Ti+BAg72Cu复合钎料对Al2O3弥散强化铜与T2铜进行真空钎焊,研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和性能的影响。结果表明,温度过低,钎料与母材相互冶金作用较弱,接头性能较差;温度过高或保温时间过长,钎料向弥散强化铜中毛细渗入严重,焊缝中出现孔洞,接头强度也下降。利用Ag-Cu-Ti+BAg72Cu复合钎料进行钎焊能有效提高接头强度。     

合金元素对70% SiC_p/Al复合材料钎料性能的影响

采用正交试验法,研究了Cu,Si,Mg以及Ni元素的含量变化对Al-Cu-Si-Mg-Ni钎料熔点、润湿性的影响规律,并通过扫描电镜观察分析了钎料的显微组织.结果表明,影响钎料熔点的三个主要因素依次为:Mg元素的含量、Al-Cu-Si三元共晶反应程度和Ni元素的含量.随着镁含量增加,钎料的熔点降低,润湿性提高,但过量的镁使焊缝凝固后组织疏松.当镁含量一定时,η≈(Si/Cu)/(Si+Cu)与0.06越接近则三元共晶反应进行程度越大,钎料熔点越低.当Mg元素的含量和Al-Cu-Si三元共晶反应程度一定时,镍含量增加,钎料熔点降低.在焊缝组织方面,沿晶界析出的粗大的块状硅相会增大接头脆性;在部分区域偏聚的Si元素,形成富硅相,在其周围常有气孔形成;弥散分布的白亮色针状θ(Cu Al2)相也会在一定程度上降低接头性能;而具有面心立方结构的α固溶体(Al-Cu固溶体、Al-Cu-Si固溶体和Al-Si固溶体)基体则使钎料具有优良的力学性能.