镍基高温合金GH4099钎焊连接研究现状

镍基高温合金是航空航天领域的重要材料,广泛应用于发动机涡轮叶片、燃烧室等部件,其连接结构是影响整体性能的关键部位。钎焊是制造镍基高温合金零部件最常用的连接工艺,在此介绍了镍基高温合金GH4099的钎焊连接现状,从常用钎料、钎焊接头界面和力学性能等方面展开阐述,并对GH4099合金的未来钎焊连接研究方向和发展趋势进行了展望。     

发动机低压涡轮叶片锯齿冠耐磨片的钎焊

为实现某发动机低压涡轮叶片锯齿冠耐磨片的连接,采用B-Ni65CoCrWBMoAlNb钎料,对K465合金与B-2合金进行了钎焊工艺试验,测试了钎焊接头强度,分析了钎焊接头组织,对低压涡轮叶片锯齿冠耐磨片进行了钎焊试验和耐磨片的撕裂试验,试验结果表明:用B-Ni65CoCrWBMoAlNb钎料可实现K465合金与B-2合金钎焊连接,钎焊的低压涡轮叶片锯齿冠耐磨片通过了发动机长试考核。     

某型机低压涡轮外环钎焊技术

针对某航空发动机低压涡轮外环的组合结构钎焊,主要研究了采用Ni-Co基新钎料的钎焊性能及钎焊工艺。试验结果表明:该钎料对GH4648,GH3030等材料有良好的润湿、铺展性能;通过试验确定的该零件的钎焊工艺及参数可满足某型机低压涡轮外环等零件钎焊要求。     

K24合金铸件缺陷的真空钎焊修复工艺

对K24合金铸件缺陷的真空钎焊修复工艺进行了研究。选择了适合K24合金铸件缺陷钎焊修复的高温钎料B-24,并对B-24钎料进行了工艺性能试验和钎焊接头的力学性能试验;确定了K24合金铸造件缺陷处(特别是裂纹)氧化膜的清理方法、真空钎焊修复工艺及铸件钎焊修复后变形的校形方法。试验结果表明:B-24钎料对K24合金具有良好的润湿性和填缝性能,钎焊接头在高温下具有较高的拉伸强度,采用机械打磨法和切割法可有效去除铸造件缺陷部位的氧化物,研究确定的K24合金铸件缺陷的真空钎焊修复工艺切实可行,并修复后的铸件符合零件使用的技术要求。     

GH4169的钎焊性改进研究

针对Ni基高温合金GH4169的钎焊性较差的问题,通过试验验证表面镀镍处理能提高BNi82CrSiB钎料对GH4169的润湿性,并能改善钎焊接头的强度和填充率,从而提高GH4169的钎焊性,改进钎焊质量。     

K417G合金粉末冶金修复接头组织与力学性能分析

针对低压涡轮导向叶片材料K417G合金开展粉末冶金修复技术研究,分析测试钎焊接头组织与高温拉伸性能和高温持久性能. 结果表明,K417G合金可以采用粉末冶金钎焊技术进行裂纹修复,钎焊接头主要由镍基固溶体和少量块状骨架状的富Cr,W的硼化物组成,钎焊接头成形良好,焊料润湿铺展充分,冶金组织为致密等轴晶. K417G合金粉末冶金钎焊修复接头900 ℃高温抗拉强度达到母材同等强度的75%;接头900 ℃高温持久性能在焊缝占比100%的条件下,达到母材的70%;焊缝占比50%的接头900 ℃高温持久性能与母材相当.     

IC10与GH3039高温合金的真空钎焊

采用Co50NiCrWB钴基钎料及Rene’95高温合金粉末对IC10与GH3039高温合金进行了真空钎焊及大间隙钎焊。试验结果表明,采用Co50NiCrWB钎料及Rene’95高温合金粉末在1180℃／30min规范下钎焊IC10与GH3039高温合金,可获得致密完整的IC10／GH3039钎焊接头及大间隙钎焊接头,接头在900℃下的拉伸性能和持久性能均超过GH3039母材水平,拉伸和持久试验时,断裂都发生在GH3039母材中。     

K447A镍基高温合金钎焊接头组织及性能

采用Co45NiCrWB和B-Ni54NbCoWCrS两种钎料对K447A镍基铸造高温合金进行了高温真空钎焊试验并做了后续热处理。结果表明,两种钎料钎焊接头致密完整,性能良好;钎焊接头的高温拉伸性能均都达到母材强度的60%以上;Co45NiCrWB钎料钎焊接头的高温持久性能要远好于B-Ni54NbCoWCrS钎料钎焊接头的高温持久性能。     

BNi-2和BNi71CrSi钎料钎焊K405合金接头组织与性能比较

分别采用BNi-2钎料和BNi71CrSi钎料对铸造高温合金K405进行真空钎焊,同时对K405材料的真空钎焊工艺、力学性能和金相组织进行对比研究。结果表明,利用BNi-2和BNi71CrSi两种钎料钎焊K405材料,获得的接头组织均良好;与BNi-2钎料相比,BNi71CrSi钎料钎焊K405的焊接接头性能更高。为保证钎焊接头质量,钎焊间隙小于50μm。     

对一种组合式钎料的试验分析

针对一种以固定牌号使用的俄罗斯组合式钎料ВПР11-40H进行了试验分析，结果表明，该钎料表现出不同于一般钎料的熔化特性，对不锈钢及高温合金薄壁件具有较弱的溶蚀作用，适用于不等间隙、较大间隙钎缝以及薄壁零件的钎焊，对采用该钎料钎焊GH3044和GH3039接头的性能测试结果表明，接头具有满意的室温和高温性能。     

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.     

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%。     

气路组件钎缝的漏气原因及银钎焊工艺试验

介绍了气路组件的结构和对钎焊接头的技术要求,分析了气路组件采用锡铅钎料钎焊钎缝漏气的原因,重点介绍了采用氧乙炔焰钎焊方法和银钎抖进行的工艺试验,确定了接头尺寸,选择了钎剂和钎料,探索出了合理的工艺流程及操作要点,制定出了焊前、钎接和钎后等全过程的钎焊质量保证措施.钎缝在经过高温、低温、振动、水平与垂直冲击、高压密封性等一系列试验后,气密性合格,所确定的钎焊工艺经过了多个批次的生产,质量稳定,再没有发生漏气现象.     

不同钎料钎焊K465高温合金接头的组织和性能

分别采用一种镍基活性钎料和Co45NiCrWB钴基钎料,在1 220℃下对镍基铸造高温合金K465进行了钎焊试验.结果表明,这两种钎料均可实现K465合金的钎焊.镍基活性钎料钎焊接头室温拉伸强度为862 Mpa,975℃持久强度基本达到母材性能指标的40%;Co45NiCrWB钎料钎焊接头室温拉伸强度为714 Mpa,975℃持久强度超过母材性能指标的40%,并可达到母材性能指标的50%.     

GH3536蜂窝钎焊界面组织与性能北大核心

针对GH3536高温合金开展研究,以提供一种用于小芯格且薄壁的高温合金蜂窝的高强度钎焊工艺。采用芯格内切圆直径为0.8 mm、蜂窝壁厚为0.05 mm的GH3536蜂窝,使用BNi2粘带钎料,优化了钎料用量、分析了不同钎料用量对应钎焊蜂窝界面组织形貌,并测试了GH3536蜂窝元件的拉伸性能、压缩性能及弯曲强度,评价GH3536蜂窝元件的基础力学性能。结果表明,所获得蜂窝结构焊合率达到99.5%;钎焊蜂窝界面晶粒细小、组织均匀、无钎缝溶蚀;GH3536蜂窝元件具有优异强韧性、平面抗拉强度达到50 MPa。     

铜-锰-锌-硅钎料的研制

研制成功的钎料适合用于钢件和硬质合金等材料的钎焊,文中阐述了钎料合金体系选择及各组元配比拟定的理论依据,以此钎料钎焊接头的强度远高于黄铜钎料钎焊接头的强度,具有特高的抗冲击性能,而合金的轧制性能亦良好;由于这种钎料的熔化温度较低(825.5℃～831.5℃),所以能降低钎焊温度,减少钎焊能耗。钎焊时工件钎焊应力和焊件变形降低,钎焊接头有较细的晶粒组织,提高了产品的质量;同时,钎料的熔化温度较低和含锌量较低,使钎焊时环境污染得到改善。     

IC10合金TLP扩散焊接头拉伸性能研究

TLP扩散焊技术是IC10合金涡轮导向器叶片关键制造工艺之一,TLP扩散焊接头性能直接影响着IC10合金涡轮导向器叶片的使用性能。钎焊工序是继TLP扩散焊工序之后叶片的又一制造工艺,TLP扩散焊对接接头性能及经历了钎焊工序的TLP扩散焊接头性能如何,是文中研究的重点内容。研究发现:IC10合金TLP扩散焊接头性能优良,对接接头横向室温屈服强度R_(p0.2)达到母材相应强度的98%,对接接头纵向室温屈服强度R_(p0.2)达到母材相应强度的89%;IC10合金TLP扩散焊对接接头横向高温抗拉强度达到母材相应强度的99%,对接接头纵向高温抗拉强度达到母材相应强度的98.6%。经历了钎焊循环的TLP扩散焊接头室温和高温拉伸强度均没有明显降低,与TLP扩散焊接头性能相当。     

Co-Cr-W活门组件焊接技术

采用金基钎料BAu70NiPd1005/1045的工艺针对活门组件进行试验研究,采用模拟试验件进行工艺摸索试验,经过参数调整、细致装配、工装改进等,最终摸索出一套Co-Cr-W与高温合金GH4169的焊接工艺方案,成功解决了活门组件采用金基钎料的真空钎焊技术难题,并且满足生产加工及焊接质量要求,目前该方案已应用于实际生产。     

镍基钎料加压钎焊等轴高温合金DZ22接头的组织与性能

采用镍基非晶态箔带BNi82CrSiB,在加压规范下对等轴高温合金DZ22进行了钎焊试验,结果表明此规范能实现等轴高温合金DZ22的连接,钎焊接头的室温和900 ℃的抗拉强度分别为853 MPa和658 MPa,两者均达到母材等轴高温合金DZ22性能指标的70%.     

TC4钛合金钎焊工艺与接头组织性能研究

TC4钛合金是一种中等强度的α-β型双相钛合金,具有优异的综合性能,长时间工作温度可达到400℃。文中针对TC4钛合金复杂精密构件设计制造可能的需求,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料对TC4合金进行了真空钎焊。通过扫描电镜与能谱等手段,对钎焊接头界面的元素分布及钎焊接头的组织进行分析;同时测试了接头室温和高温力学性能。试验结果表明,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料钎焊TC4钛合金合理可行;采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料930℃/10 min钎焊TC4钛合金的钎焊接头,通过930℃/40 min扩散处理后,钎焊接头室温、高温400℃和600℃抗拉强度分别达到930 MPa、610 MPa、400 MPa;基本等强于同一热循环的母材抗拉强度。采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料930℃/10 min钎焊TC4钛合金的钎焊接头,通过930℃/40 min扩散处理后,其钎焊接头的冲击性能有明显提高。