K417G高温合金大间隙钎焊的组织演变与性能研究

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%(质量分数)时,硼元素扩散均匀,获得弥散分布的颗粒状的M_3B_2型硼化物,接头的室温和600℃时的抗拉强度分别为971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M_(23)(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.     

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%。     

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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

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.     

热处理对80μm间隙下IC10高温合金TLP扩散焊组织及高温性能的影响

采用瞬间液相扩散焊技术焊接了80?μm间隙下的IC10高温合金,利用扫描电镜(SEM/EDS)、纳米压痕仪及高温拉伸试验机对热处理前后IC10接头焊缝组织形貌、弹性模量、显微硬度、高温拉伸、高温持久性能及接头断口形貌进行了测试.?结果表明,当采用SBM-3作为中间焊料,焊缝间隙尺寸为80?μm时,在1250?℃,5?M...     

Microstructure of diffusion-brazing repaired IN738LC superalloy with uneven surface defect gap width

Slots with uneven width were cut by femtosecond laser in small plates of IN738LC superalloy to imitate service cracks. The ‘cracks’ were repaired by diffusion brazing using BNi-1a or a mixed filler alloy at 1100°C. The joint region was composed of isothermal solidification zone (ISZ), diffusion affected zone (DAZ) and precipitate zone (PZ). The compositions were different between the upper and lower ISZ due to the variation of gap width. The sample, repaired with two kinds of filler metals, had similar DAZ microstructure. PZ of mixed filler alloy bonded sample had a similar microstructure with that of BNi-1a, but less borides. The maximum gap sizes of complete isothermal solidification were almost the same for different filler alloys, followed a square root relationship with time. However, PZ of BNi-1a bonded was larger, resulting from a more base metal dissolution. The relationship between the PZ, ISZ and crack width is discussed.     

飞机发动机叶片激光熔覆性能

为了修复飞机发动机叶片（K417G）的铸造缺陷和损伤,采用了500W-IPG光纤激光熔覆系统将镍基合金粉末（RCF-201）熔覆到镍基高温合金K417G基体上.利用显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、电子探针（EPMA）和能谱仪（EDS）等分析了堆焊层的组织和成分,用显微硬度计分析了堆焊层硬度分布,用高温蠕变实验机分析了堆焊层高温蠕变性能.试验结果表明,熔覆层从熔合线到表面的组织依次由平面晶、柱状晶和等轴晶组成;熔覆层的组织为亚共晶组织,初晶相为富镍固溶体γ-Ni,共晶组织为γ-Ni+Cr₇C₃+Cr₂₃C₆+（Mo_0.54,Ti_0.46） C;熔覆层的硬度约为650 HV,约是母材硬度（350 HV）的1.86倍;在950℃/235 MPa条件下,激光熔敷试样的蠕变寿命最长约为26.17 h,且断裂位置位于母材.     

Diffusion brazing repair of IN738 superalloy with crack-like defect: microstructure and tensile properties at high temperatures

In this study, tapered slots with an opening width about 200?μm were artificially fabricated in IN738LC superalloy to imitate service cracks. The ‘cracks’ were repaired by diffusion brazing with a Ni–Cr–Co–Al–Ta–B filler alloy at 1150°C and then heat treated at 1180°C (HT-A) and 1190°C (HT-B), respectively. A joint with uniform microstructure, chemical composition and hardness was obtained using HT-B. The mechanisms of the borides evolution during homogenisation were discussed. The tensile strength of the HT-B joint tested at 20, 600 and 800°C reached up to approximately 96, 90 and 87% of the base metal, respectively. The fracture modes of the joints tensile tested at various temperatures were discussed.     

新型铝合金薄板对接激光焊接头性能

以6156铝合金为主要研究对象,对比了其激光填丝焊与自熔焊各自特点,探讨了焊缝表面成形、焊缝熔宽的影响因素及接头的抗拉强度与疲劳强度变化规律.结果表明,功率在1 800 W左右,焊接速度在2～3.5 mm/min,送丝速度在2～3.5 mm/min范围能获得较好的焊缝表面成形;接头焊后不经热处理抗拉强度可达314.3 MPa,为母材强度的81.3%,且有良好的抗疲劳性能;铝合金激光焊具有焊接速度高、焊缝成形美观、焊接参数范围广的特点,是一种良好的焊接方式.     

低熔合金粉末对药芯银钎料钎焊过程的影响

为克服高锡含量的AgCuZnSn钎料因脆性大而难以加工成形的问题,借鉴药芯焊丝的理念,设计了添加CuSn合金粉粉芯的复合药芯银钎料,研究了粉芯中添加质量分数30%～70%Cu60Sn40合金粉对药芯银钎料的润湿性、紫铜/Q235钢钎焊接头组织、界面显微硬度及抗拉强度的影响。结果表明,钎焊过程中芯部CuSn合金粉和外层BAg30CuZnSn原位反应合成高锡含量的AgCuZnSn钎料,获得了成分均匀,结合良好的接头。随着药芯粉芯中合金粉含量的升高,复合药芯银钎料在紫铜板及Q235钢板上的润湿面积不断增大,Cu/Q235钢钎焊接头显微硬度不断升高,抗拉强度呈现先升高后降低的趋势。当药芯粉芯中CuSn合金粉的质量分数为30%时,Cu/Q235钢钎焊接头的抗拉强度取得最大值(198.91 MPa),提高了23.4%。     

Ni-Cr-Co-W-Mo-B合金钎料的制备及其可焊性

采用超声气体雾化法制备了Ni—Cr—Co—W—Mo—B中间合金钎料，利用XRD，DSC和SEM分析了钎料的微观结构、固液相线的温度及瞬态液相(TLP)连接接头的成分。研制的液态钎料对镍基高温合金基体具有良好的润湿性。连接后的试棒在1073K下的拉伸强度为1123MPa，1283K／248MPa下的持久寿命为43h.TLP连接后经固溶时效处理，接头区域的成分和组织与基体一致，性能与母材相当.     

锌合金火焰钎焊用钎料研究

以4种钎料对ZAT10锌合金进行了火焰钎焊。通过研究4种钎料的熔化温度、浸润性能、钎焊接头力学性能和钎缝气孔率,从中选取综合性能较优的SnZn-1钎料;采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)进一步研究了该钎焊接头的组织和成分。研究结果表明,SnZn-1钎焊接头的抗拉强度高达62 MPa、气孔率约为10%,钎缝界面区组织大部分是均匀的等轴晶组织,且发生了钎料和母材的相互溶解和扩散,从而获得优质的钎焊接头。     

Al基钎料钎焊镁合金AZ31B接头的显微组织及力学性能

为了连接变形镁合金AZ31B,以Al基钎料对变形镁合金AZ31B进行高频感应钎焊。采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线能谱等分析钎焊接头的显微组织及钎缝物相,测试钎焊接头的力学性能及显微硬度。结果表明:在钎焊过程中熔融的Al基钎料与固态的AZ31B母材发生强烈的合金化作用,原始钎料中均一的Mg32(Al,Zn)49相在钎焊后完全消失,同时在钎缝中生成α-Mg、β-Mg17(Al,Zn)12相。钎焊搭接接头的平均抗剪强度达到44MPa,对接接头的平均抗拉强度达到71MPa。接头的断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂产生在β-Mg17(Al,Zn)12硬脆相处。