DD6高温合金TLP焊接接头组织形成规律

采用镍基中间层合金,在真空钼丝炉中对第二代镍基单晶高温合金DD6进行了瞬时液相扩散焊(TLP焊)连接,焊接温度为1200℃、保温时间为12h。用标准热处理制度对其接头进行热处理,分析了热处理工艺对接头组织的影响规律。结果表明,设计的中间层合金熔点在1084~1095℃范围,组织细小均匀,满足DD6单晶的扩散连接需要;TLP焊焊缝组织由γ相和γ′相组成,无片状共晶组织形成;焊缝金属与母材结合良好,经标准热处理后γ′相发生明显的晶粒长大和立方化,并以典型的立方形形貌均匀弥散地分布于基体之中,形成了微观结构理想的扩散连接接头。     

镍基单晶高温合金TLP扩散焊影响因素研究进展

对中间层合金、焊接工艺参数和母材晶体取向差对镍基单晶合金TLP扩散焊的影响进行了详细讨论。TLP扩散焊中间层成分设计较为成熟的方式是主要合金元素与母材成分相似，并以B为降熔元素；非晶箔带中间层相对于粉状中间层成分均匀且扩散速率快，有利于提高接头性能，是最适用的中间层形式；焊接温度、保温时间、焊接压力及焊后热处理等工艺参数应根据母材和接头性能要求以及加工工序合理选择；待焊试样晶体取向差应尽量减小或消除，避免接头中杂晶降低接头力学性能。     

扩散时间对DD6单晶高温合金TLP接头界面组织的影响

采用厚度30μm的商用BNi2钎料为中间层,在钎焊温度1 100℃,保温时间20 min条件下实现了DD6单晶高温合金的TLP连接.研究了在温度1 180℃不同扩散时间对DD6单晶高温合金TLP接头界面组织的影响规律,重点分析了接头区域合金元素随扩散时间的分布规律.结果表明,随着扩散时间的延长,接头界面处形成的针棒状硼...     

DD6单晶TLP焊保温时间及硼元素扩散距离的理论预测

采用急冷Ni-8Co-4Cr-0.5W-3.2B中间层合金箔,对DD6镍基单晶高温合金进行了瞬时过渡液相扩散连接,连接温度为1200℃。理论分析了TLP焊等温凝固时间、固相成分均匀化时间及降熔元素硼向母材的扩散深度,其值分别为6.4 h、9.6 h和170μm。试验结果表明,在1200℃×12 h进行TLP焊连接,可以获得无共晶相产生的组织均匀的等温凝固焊缝;通过对接头进行后续的标准化热处理,焊缝中γ′相完全立方化,界面两侧γ′相晶粒尺寸相同,分布均匀,排列齐整,镶嵌于连续均匀的母材之中,γ′相的结晶取向与母材相一致,实现了DD6单晶扩散连接界面组织的单晶化。理论预测结果与试验结果相吻合。     

GH3230合金TLP扩散焊工艺试验

针对航空发动机热端部件结构材料GH3230合金,设计并制造了2种TLP扩散焊用非晶态中间层,并开展了TLP扩散焊工艺试验。分析了非晶态中间层、保温时间和焊接温度对GH3230合金TLP扩散焊接头微观组织与力学性能的影响;分析了TLP扩散焊的焊接过程中组织和元素分布情况,确定了液相最大宽度和等温凝固完成需要的时间。结果表明,厚度0.025～0.035 mm表面光滑的2号中间层在几种工艺参数条件下均获得了较好的焊接质量,更加适合GH3230合金TLP扩散焊焊接;保温时间从2 h增加到8 h,等温凝固区缺陷不断减少,接头强度先升高后降低,保温4 h时强度达到最高;焊接温度从1 180 ℃升高到1 220 ℃,等温凝固区晶粒逐渐长大, 强度先增加后减少,1 200 ℃×4 h的条件下接头强度达到最高为887.68 MPa,为母材强度的97.6%,且弯曲90°后焊缝没有开裂。GH3230合金TLP扩散焊在保温2 h达到了最大液相宽度70 μm,等温凝固过程的完成时间在2～4 h之间。     

焊接接头的强度

采用专为DD6单晶合金设计配制的中间层合金对晶体取向完全一致及存在一定差别（10-以内）的DD6单晶试棒,进行了TLP扩散焊,测试了不同接头980℃的持久强度。     

焊接接头的强度

采用专为DD6单晶合金设计配制的中间层合金对晶体取向完全一致及存在一定差别（10-以内）的DD6单晶试棒,进行了TLP扩散焊,测试了不同接头980℃的持久强度。     

DD6单晶合金TLP扩散焊试样匹配性对接头持久性能的影响

采用专为DD6单晶合金设计配制的中间层合金对晶体取向完全一致及存在一定差别(10°以内)的DD6单晶试棒进行了TLP扩散焊,测试了不同接头980℃的持久强度.试验结果表明,当二焊接试样的晶体取向完全一致时,可获得单晶化的DD6合金接头,其980℃持久性能可达到母材性能指标;当二焊接试样的晶体取向存在小的差别(10°以内)时,会在接头中局部区域产生再结晶,在一定程度上降低接头性能,此时接头980℃持久性能可达到DD6母材性能指标的80%.     

DD3单晶合金TLP扩散焊接头组织及持久性能

采用粉状中间层合金D1P对镍基单晶高温合金DD3进行了TLP扩散焊,并对接头组织与性能进行分析研究.结果表明,D1P粉状中间层合金TLP扩散焊接头的焊缝主要由γ+γ'双相组织、枝状化合物(Mo,W,Cr,Ni)3B2和条状化合物(Cr,Mo)23(C,B)6组成,近缝区中存在块状或针状化合物相(Mo,W,Cr,Ni)3B2.接头中存在明显的组织不均匀现象,对接头性能具有明显的不利影响.接头组织不均匀现象可经过高温长时间保温消除,1 250℃/24 h/空冷扩散焊的接头,并在焊后进行时效处理,其980℃持久强度可达到母材的90%.     

DD3单晶合金TLP扩散焊接头的高温拉伸性能和持久性能

为了实现DD3单晶合金叶片的优质连接,采用专为DD3设计的XH4A中间层合金,对DD3进行了TLP 扩散焊试验.在1 240℃/4 h的规范下扩散焊,并在焊后按母材热处理制度进行固溶时效处理,可获得致密完整的DD3合金扩散焊接头,焊缝组织与母材类似,接头760℃和900℃拉伸强度达到母材性能指标,760℃和1 040℃持久强度分别达到母材性能指标的90%和80%.还研究了扩散焊热循环对母材组织性能的影响,结果表明,DD3合金经1 240℃/4 h热循环后,再按母材标准热处理制度进行固溶时效处理,其组织和性能与标准热处理态完全相同.研究的DD3合金TLP扩散焊工艺可用于DD3合金实际叶片构件的连接.