镍基高温合金用钎料研究进展

阐述了镍基高温合金在航空发动机中的重要作用,介绍了镍基高温合金钎焊用银基钎料、铜钎料、金基钎料和镍基钎料,列举了钎料中常用的合金添加元素及其对钎料性能的影响,归纳了4种钎料在镍基高温合金钎焊中的研究现状,并进行了总结与展望。     

采用钛基活性钎料高温钎焊高强石墨

采用Ti基活性钎料对高强石墨进行了高温钎焊试验。研究了焊接温度、保温时间、焊料量、降温速率对试样连接强度的影响。通过正交实验优选工艺，确定最佳工艺为：焊接温度1420℃，保温时间20min，焊料量280mg，降温速率10℃／min。所得连接件的最高相对抗弯强度为62．55％。微观结构研究表明，在石墨／焊料界面处C元素和Ti元素发生了显著的互扩散，生成了厚度约15μm的反应层，实现了良好的界面结合。接头区域XRD分析表明，在石墨／焊料界面上几乎全部为TiC，在焊料内部距此界面200μm处仍有部分TiC存在，但主相是纯Ti，还有部分Ti2Ni。在焊料内部距此界面400μm处主相是纯Ti，次相是Ti2Ni，无TiC存在。     

Ni-Au-Pd基高温钎料研制

研究了NiAuPdAgFeCo六元合金的加工工艺,测试了该钎料的熔点,润湿性和拉伸力,观察了焊缝的金相组织。结果表明,该钎料各项性能良好,能够满足使用要求。     

铝基膏状钎料的研究

研究了铝基膏状钎料盐浴钎焊时,钎料上浮(导致钎缝质量下降)与钎料中铝硅合金粉末氧化程度的关系。叙述了气体雾化法制取铝硅合金粉末的工艺,以及工艺参数对氧化程度的影响。试验表明,采用自制气体雾化喷粉装置,能够喷制氧化程度较低,颗粒度达到300目左右的铝硅合金粉末。提出内配方可获得令人满意的钎焊接头质量。     

铝基钎料真空钎焊接头的腐蚀性

采用NaCl的质量分数为3．5％的溶液对四种Al-Si-Cu钎料的真空钎焊接头进行全浸试验，对腐蚀后的钎焊接头进行观察，分析接头的腐蚀类型，研究接头的腐蚀机理，对Cu的晶界偏析及扩散进行了讨论。结果表明，铝基钎料真空钎焊后的接头仍然存在腐蚀问题，腐蚀产物为A1Cl3、Al(OH)3、Al(OH)2Cl，腐蚀类型有点蚀和晶间腐蚀；并且随着Cu含量的增加腐蚀加重，Cu的偏析与扩散对接头腐蚀行为产生重要的影响，在晶界形成他Cu，使晶界周围形成贫Cu区，与晶粒内部处于钝态的αAl存在较大电位差，构成局部腐蚀电池，形成晶间腐蚀。     

钛基钎料高温钎焊TZM界面行为及热稳定性研究

采用Ti-8.5Si、Ti-33Cr和Ti-30V-3Mo钎料实现了钛锆钼(TZM)合金的高温真空钎焊连接,借助SEM、EDS及润湿性试验和抗剪试验等分析试验方法,研究了钛基钎料高温钎焊TZM及钎焊接头经高温热循环后的热稳定性。结果表明,Ti-8.5Si、Ti-33Cr在1520℃/6min的工艺条件下良好润湿TZM,润湿角分别为10°和9°,Ti-8.5Si钎料的铺展面积大于Ti-33Cr钎料的铺展面积,Ti-30V-3Mo钎料在1680℃/8min的条件下在TZM板上的润湿角为5°。Ti-8.5Si/TZM接头界面形成(Ti,Mo)固溶体,钎缝中心由(Ti,Mo)固溶体和Ti₅Si₃相组成。Ti-33Cr/TZM接头界面形成(Ti,Mo)固溶体,钎缝中心由(βTi,Cr)固溶体和αTi+(αTi+αTiCr₂)共晶组成。Ti-30V-3Mo/TZM接头,钎缝区主要由(βTi,V)固溶体和αTi组成,界面区由Ti与Mo形成(Ti,Mo)固溶体。三种钎料钎焊TZM,均形成固溶体钎焊接头而实现钎料与TZM的冶金结合,钎焊接头强度分别为135.8MPa(Ti-8.5Si)、132MPa(Ti-33Cr)和131MPa(Ti-30V-3Mo)。Ti-8.5Si/TZM、Ti-33Cr/TZM接头经过1200℃/60min没有观察到明显的晶间渗入和母材溶蚀,界面固溶体结合形式无变化。Ti-30V-3Mo/TZM接头经过1550℃/60min热循环后,观察到1个晶粒深度的晶间腐蚀,没有明显的母材溶蚀现象,且界面依然保持固溶体结合形式。三种钛基钎料可实现TZM的高温钎焊,依靠界面固溶体实现冶金结合,经高温长时间热循环后钎焊接头组织性能稳定,发生晶间渗入敏感性低,为TZM的高温应用连接提供理论与试验指导。     

高铝钛铸造镍基高温合金的相和组织

高铝钛铸造镍基高温合金有比重小、高温强度高、综合性能好的特点。合金中有γ固溶体、Ni_3(Al,Ti)、TiC、M_(23)G_6、γ′·C等主要相,成分出格或工艺控制不当时,可能出现σ、μ或M_6C相。调整合金元素的种类和数量,对合金的相组织有决定性的作用,影响持久强度等性能和σ相的析出,其中以铬、铝、钛最为关键。如γ′强化相大量析出后,基体中富集易形成σ相的铬、钼、钴等元素,给σ相的形成创造条件。合金中铝钛总量愈高,γ′相愈多,γ基体中铬含量逐渐增多,将促进σ相析出。如铝铬量一定,随着钛的增多,基体中铬、钼和钴趋向增加,也促使σ相析出。铝钛增多,钛的树枝状偏析严重,能引起(γ γ′)共晶增多,σ相往往在时效过程中于(γ γ′)共晶周围析出。经变化合金中铝、钛、铬的含量,研究其持久强度和瞬时性能等的影响,得出一般情况下可用9Cr系,铝钛总量可在10.2至11.4%之间,其900℃,32公斤/毫米~2下的持久时间超过100小时,瞬时性能良好。只要铝保持5.5%,则钛可由4%至5.5%。其它如钼、碳、硼、钴、钒等均分别予以研究讨论。防止析出σ相,除控制铬、铝、钛等的含量合格外,还必须注意铸造工艺,密切注意铸温和造型技术,减少偏析。合金有良好的组织稳定性,不需要热处理,而且冶炼和铸造工艺均不复杂,便利生产。     

高铝钛铸造镍基高温合金的相和组织

高铝钛铸造镍基高温合金有比重小、高温强度高、综合性能好的特点.合金中有γ固溶体、Ni_3(Al,Ti)、TiC、M_(23)C_6等主要相,成分出格或工艺控制不当时,可能出现σ、μ等相.调整合金元素的种类和数量,对合金的相组织有决定性的作用,影响持久强度等性能和σ相的析出,其中以铬、铝、钛最为关键.如γ′强化相大量析出后,基体中富集易形成σ相的铬、钼、钴等元素,给σ相的形成创造条件.合金中铝钛总量愈高,γ′相愈多,γ基体中铬含量逐渐增多,将促进σ相析出.如铝铬量一定,随着钛的增多,基体中铬、钼和钴趋向增加,也促使σ相析出.铝钛增多,钛的树枝状偏析严重,能引起(γ γ′)共晶增多,σ相往往在时效过程中于(γ γ′)共晶周围析出.经变化合金中铝、钛、铬的含量,研究其持久强度和瞬时性能等的影响,得出一般情况下可用9Cr系,铝钛总量可在10.2至11.4%之间,其900℃,32公斤/毫米~2下的持久时间超过100小时,瞬时性能良好.只要铝保持5.5%,则钛可由4%至5.5%.其它如钼、碳、硼、钴、钒等均分别予以研究讨论.防止析出σ相,除控制铬、铝、钛等的含量外,还必须注意铸造工艺,密切注意铸温和造型技术,减少偏析.     

高温钎料

几年来,我们研究了一系列高温钎料,并在实际上得到了使用,某些钎料得到了广泛的使用,现简介于下:一、低硼型 Ni—Cr—Si—B 系钎料该钎料系列,以 Ni 为基体,加入 Cr 作     

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。     

杂质元素铝,铁在银基钎料中的作用及其机理

研究了角基钎料中杂质元素铝、铁对钎料铺展性能的影响,分析了钎料的室温显微组织以及杂质铝、铁地钎料熔化温度的影响作用,揭示了杂质铝、铁对钎料铺展性能的影响机理。     

新型含钯镍基钎料钎焊不锈钢接头的性能分析

对新型Ni-Pd-Ag-Cr-Si钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢的接头性能进行了分析。结果表明,新型Ni-Pd-Ag-Cr-Si钎料对1Cr18Ni9Ti不锈钢有良好的润湿性;钎焊接头中,紧靠钎缝与母材界面的是与该界面平行的长条形齿状镍钯基固溶体致密组织。这种固溶体具有较高的强度和塑性,钎缝宽度为170μm时,钎缝仍具有较高的剪切强度,利于保证钎焊不锈钢产品质量不发生重大变化。     

新型镍基粘带钎料的研制

将苯乙烯共聚物制备的粘结剂与镍基合金粉末混合并轧制,成功研制新型镍基粘带钎料。研究了粘结剂用量、镍基合金粉末的粒度、轧制速度等制备因素对粘带钎料的影响,使用同步热分析仪测试了镍基粘带钎料的熔化特性,分析了镍基粘带钎料的润湿铺展性能。结果表明,镍基粘带钎料厚度可控制在0.05~2.0 mm范围,不同厚度的粘带钎料具有对应的最佳制备工艺参数,粘结剂在485.7~612.9℃温度区间能够分解、挥发干净,粘带钎料具有优异的润湿铺展性能,熔化后无残留。     

钛基钎料的应用及发展现状

介绍了钛基钎料的应用及其发展,对钛基钎料的特点作了较全面的评述,同时,介绍了钛基钎料的性能及其发展过程。     

Ni－Cr－Co－B高温镍基钎料的研究

本文提出一种不含Ｓｉ的镍基Ｎｉ－Ｃｒ－Ｃｏ－Ｂ高温钎料．对一系列Ｎｉ－Ｃｒ－Ｃｏ－Ｂ钎料的熔化特性、钎焊工艺性能、钎料组织以及钎焊接头的室温和高温强度、接头韧性进行了研究，并与标准镍基钎料ＢＮｉ－１ａ和ＢＮｉ－５进行了比较研究结果表明，Ｎｉ－Ｃｒ－Ｃｏ－Ｂ钎料钎焊的高温合金接头的高温性能和韧性均超过标准镍基钎料．     

Ni—Cr—Co—B高温镍基钎料的研究

本文提出一种不含Ｓｉ的镍基Ｎｉ－Ｃｒ－Ｃｏ－Ｂ高温钎料，对一系列Ｎｉ－Ｃｒ－Ｃｏ－Ｂ钎料的熔化特性，钎焊工艺性能，钎料组织以及钎焊接头的室温和高温强度，接头韧性进行了研究，并与标准镍基钎料ＢＮｉ－ｌａ和ＢＮｉ－５进行了比较。     

镍基钎料的钎缝脆性及其影响因素

镍基钎料的钎缝脆性问题,一直是人们关注的研究课题。本文就镍基非晶态钎料、钎焊接头间隙、钎焊温度和保温时间、钎焊后的热处理等对钎缝脆性的影响进行较详细的论述。     

一种钛基钎料钎焊TiAl合金接头的高温力学性能分析

采用自主研发的一种Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo非晶钎料对TiAl合金进行钎焊连接,钎焊温度为1 000 ℃,时间为5 min,对所得的钎焊接头进行了高温抗剪强度和抗拉强度研究,并与母材强度进行了对比. 结果表明,钎焊接头在700 ℃高温下可长期服役,但剪切试验温度高于700 ℃后由于氧化物的生成和钎焊中心区显微组织发生变化导致剪切性能急剧下降,钎焊接头跟母材在不同拉伸试验温度下的抗拉强度随试验温度上升呈下降趋势,两者差距先减小后增大,分别在不高于600和800 ℃条件下仍能保持室温性能的80%以上.     

Zr元素含量对钛基钎料合金固溶强化的影响

利用EET理论分析Zr元素对钛基钎料合金的固溶强化效果,得出锆含量自45%~12%变化时,Ti-Zr-15Cu-10Ni(质量分数,%)钎料合金晶胞内最大共价电子数先保持不变、而后减小再增大.当锆含量为37.5%时,Zr元素对钛基钎料合金的固溶强化作用相对较大,采用此锆含量的钎料合金Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni(质量分数,%)对Ti₃Al-Nb合金进行同质过渡液相扩散连接.在连接温度低于1000℃条件下,钎料合金的扩散能力主要受保温时间的影响;在较高连接温度下,钎料合金的扩散能力明显提高,可在短时保温条件下形成组织均匀、无析出物的连接界面.