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%.     

DD6单晶合金过渡液相扩散焊工艺

对国内自行研制的第二代单晶合金DD6的过渡液相扩散焊(TLP扩散焊)工艺进行了研究。所采用中间层合金的主要成分与DD6母材基本一致，同时加入一定量的B作为降熔元素。试验结果表明，在文中的试验条件下，很难获得微观组织与DD6母材完全一致的TLP扩散焊接头。1290℃／12h规范扩散焊接头的连接界面，约一半区域为与DD6母材类似的γ γ’组织，其它区域则为γ固溶体基体上分布着不同形态的硼化物，其980℃的持久性能接近母材性能指标的90％。延长扩散焊保温时间至24h，连接界面上的不均匀区域减少，其980℃及1100℃的持久性能分别达母材性能指标的90％～100％和70％～80％。     

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.     

IC10合金TLP扩散焊接头组织与强度分析

IC10合金是Ni3Al基金属间化合物材料,对该材料的过渡液相(TLP,transient liquid phase)扩散焊试验进行分析.结果表明,采用合适的中间层和焊接工艺,IC10合金TLP扩散焊接头组织与基体相同,由γ γ'网状组织和少量碳化物组成,接头980℃持久强度超过128MPa,达到基体强度的80%以上.TLP扩散焊接头经过高温长时间使用后,接头室温、高温抗拉强度与基体更接近;室温抗拉断口以准解理形貌为主,高温抗拉断口以韧窝形貌为主.     

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。     

取向匹配性对DD6单晶接头持久性能的影响

对4种不同晶体取向组合的DD6单晶试样进行了TLP扩散焊,包括连接面垂直或平行于单晶生长方向,二连接试样取自同一单晶试样且二者的晶体取向完全匹配或二连接试样取自不同单晶试样即二者的晶体取向有一定差别,并测试了接头持久性能.结果表明,连接试样的晶体取向对接头持久性能影响不明显,但其匹配性对接头持久性能有较大影响.当二连接...     

单晶高温合金DD6再结晶组织及其对持久性能的影响

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后分别在1100,1200和1300℃保温4h,研究了不同加热条件下DD6合金的再结晶组织及其对持久性能的影响.结果表明,DD6合金吹砂试样1100℃加热4 h形成胞状再结晶组织,胞状再结晶晶界前沿的基体中存在大量的位错缠结,合金的持久寿命略微降低;1200℃加热4 h形成胞状再结晶与等轴再结晶同时存在的混合型再结晶组织,合金的持久寿命降低;1300℃加热4 h形成等轴再结晶组织,等轴再结晶晶界上发现碳化物析出,合金的持久寿命严重降低.带有等轴再结晶组织的持久试样的断口形貌为沿晶断口,带有胞状再结晶组织的持久试样的断口形貌为韧窝断口,带有再结晶组织的试样裂纹起源于再结晶晶界.     

IC10单晶过渡液相扩散焊接头微观组织与力学性能

采用扫描电镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）研究IC10单晶高温合金过渡液相（TLP）扩散焊接头微观组织演变．结果表明,接头由连接区和基体区所组成,连接区由等温凝同区和快速凝固区组成．快速凝固区可以通过延长保温时间的方法予以消除．随着保温时间从2h增加到8h,基体内的γ＇相尺寸达到了0．9μm．通过限制TLP扩散焊接头内晶界的形成,以及焊后固溶处理的方法可以有效提高接头的力学性能．在温度1000℃下,接头平均抗拉强度为507MPa．在温度1000℃、应力144MPa下接头持久寿命可达到120h以上．     

中间层对GH5188高温合金TLP扩散焊接头的影响

通过自主研发制备了三种不同W含量KCo7、KCo8、KCo9中间层,采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)对中间层进行表征,并在1180℃保温60 min的条件下进行GH5188高温合金真空瞬间液相扩散焊试验验证;分别研究了中间层厚度以及不同中间层接头显微结构及力学性能的影响。结果表明：当KCo7中间层厚度为20μm时,接头存在大量未焊合缺陷,室温抗拉强度仅有568 MPa;当KCo7中间层厚度增加至40μm时,焊缝填充良好,室温抗拉强度达到941.3 MPa。此外,随着中间层中W含量由0增加至8%(质量分数)时,焊缝中心富W的M₆C析出量明显增加,室温抗拉强度先上升后下降。其中,采用厚度为40μm的KCo8中间层获得的接头具有最高的室温抗拉强度1033 MPa,且断裂发生在母材区。     

稀土Y对单晶高温合金组织和高温持久性能的影响

在高温度梯度真空定向凝固炉中,采用螺旋选晶法制备了不含Y和含0.01%Y的两种单晶高温合金,研究了稀土Y对单晶高温合金组织以及在980℃/300 MPa条件下持久性能的影响。结果表明,添加微量稀土Y后,单晶高温合金的固相线和液相线降低,合金的一次枝晶间距有减小趋势,铸态和热处理γ′相均有所减小。在1100℃时效200 h后,不含Y和含Y合金都发生了γ′相的长大粗化以及少量针状TCP相的析出,而含Y合金的γ′相粗化程度较轻,Y对TCP相的析出无明显影响。添加微量稀土Y后,合金的高温持久性能提高。最后讨论了加入稀土Y提高单晶高温合金持久性能的原因。     

Transient liquid phase diffusion bonding of a single crystal superalloy DD6

0Introduction DD6isasecondgenerationsinglecrystalsuperalloy developedbyBeijingInstituteofAeronauticalMaterials, whichpossessesmanyadvantagessuchashighstrengthat elevatedtemperature,excellentcomprehensiveperform anceandgoodmicrostructuralstability.DD6allo…     

单晶高温合金的过渡液相扩散焊

为了探明单晶过渡液相(TLP)扩散焊接头组织与性能的关系,采用扫描电镜(SEM)研究接头微观组织,并进行力学性能测试. 结果表明,接头由连接区和基体区所组成. 当等温凝固过程未完成时,连接区由等温凝固区和快速凝固区组成,而等温凝固区主要由γ和γ'相组成,快速凝固区主要是由共晶组织组成. 当等温凝固完成而固态均匀化过程不充分时,连接区由等温凝固区和分布在接头中心的硼化物相组成. 采用低温等温凝固,高温固态均匀化的焊接工艺可以获得高性能的接头.     

CMSX-4单晶高温合金TLP接头组织与性能

采用含Si的BNi-5非晶箔片作为中间层合金对CMSX-4镍基单晶合金棒在放电等离子体烧结炉中进行TLP连接,采用SEM观测了TLP接头在不组织形貌特征,借助于EDS分析了TLP接头界面处的物相组成及其对接头力学性能的影响。采用常温和高温拉伸试验验证了不同焊接工艺条件对TLP接头性能的影响。结果表明,在1 200 ℃/5 kN/20 min工艺参数下可得到满意的TLP接头,此时组织分布较为均匀,常温抗拉强度达到了母材的95%,760 ℃高温抗拉强度达到母材的99%。     

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...     

工艺参数对IC10单晶TLP接头组织和性能的影响

采用自制镍基非晶合金箔带KNi3A,在1 240℃对IC10单晶进行过渡液相扩散连接.利用扫描电镜对接头组织进行观察和分析,研究了不同焊接参数下获得的焊缝组织,并对接头进行了高温拉伸和高温持久性能测试.结果表明,当焊缝间隙为0.04 mm时保温10 h,接头组织与母材相同,接头高温力学性能良好;焊缝间隙为0.04 mm保温6 h和焊缝间隙为0.08 mm保温10 h时,无法获得完全等温凝固组织的接头,接头中存在共晶组织和化合物相,接头高温力学性能较差.     

Microstructure－properties relationship of transient liquid phase diffusion bonded a third generation single crystal superalloy joint

Microstructure of transient liquid phase( TLP) diffusion bonded a third generation single crystal superalloy joint was investigated using scanning electron microscopy( SEM),and mechanical properties test of joint was carried out,for obtaining relationship between microstructure and mechanical properties of joint. The results showed that the joint contained bonding zone and base metal. The diffusion zone was obviously observed. When it was not finished for isothermal solidification process,the bonding zone would contain isothermal solidification zone and rapid solidification zone. Metallographic examination revealed that isothermal solidification zone was consisted of γ and γ' phase. Rapid solidification zone was consisted of two different structures,which were ternary eutectic of borides,γ and γ' phase developing at the edge of joint,binary eutectic of γ and γ' phase appearing in the portion of joint. When it was not enough for homogenization process under the condition of finishing isothermal solidification process,the bonding zone would contain isothermal solidification zone and borides at the interface. Under the conditions of relatively high welding temperature and long welding time,average tensile strength of joint was equivalent to that of parent material.     

Microstructures and properties of transient liquid phase diffusion bonded joints of Ni_3Al-base superalloy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｔｐｒｅｓｅｎｔ ,ａｇｒｅａｔｐｒｏｇｒｅｓｓｈａｓｂｅｅｎｍａｄｅｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｃａｓｔＮｉ3Ａｌａｌｌｏｙｓ[1] .Ｎｉ3Ａｌａｌｌｏｙｓｈａｖｅｃｏｍｅｔｏｓｈｏｗｈｉｇｈｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｏｒａｖａｒｉｅｔｙｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｍａｎｙｓｕｐｅｒｉｏｒｐｒｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ,ｓｕｃｈａｓｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ .Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ａｎｉｍｐ…