K480镍基高温合金钎焊接头组织与性能

采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al钎料对K480高温合金进行真空钎焊,通过扫描电镜和能谱分析研究了钎焊接头微观组织和钎焊保温时间对微观组织的影响,通过拉伸试验机研究了钎焊接头高温拉伸性能的变化规律。结果表明,在1 220 ℃×15 min镍基钎料可与高温合金粉末发生冶金反应生成致密完整的钎焊接头。钎焊接头主要由高温合金粉末颗粒、γ+γ′共晶相、含Si硼化物相和富Nb的Ni3Si相组成。与此同时,钎料中的Nb,W等元素向母材发生扩散生成(Nb,Ti)C和(Mo,W,Cr,Ni)3B2相。随着钎焊保温时间延长,合金粉末颗粒不断长大,接头中脆性化合物总量减少,含Si的硼化物逐渐由块状、条状转变为骨架状(Mo,W,Cr,Ni)3B2相,保温时间超过1 h,接头内出现大尺寸孔洞缺陷。保温时间为15 min时可获得最佳的接头性能,980 ℃高温拉伸强度为585 MPa,达到母材性能的90%以上。保温时间超过1 h后,钎焊接头高温拉伸性能出现下降趋势,其原因主要是由于(Mo,W,Cr,Ni)3B2骨架状结构和大尺寸孔洞缺陷的出现所致。创新点： (1)采用Ni-Nb-W-Co-Cr-Al镍基钎料钎焊K480合金,高温拉伸强度可达到母材强度的90%。(2)延长钎焊保温时间有利于接头内元素扩散,减少脆性化合物相,从而提高接头性能。(3)对于使用大间隙钎焊工艺的Ni-Nb-W-Co-Cr-Al镍基钎料,延长保温时间,接头内脆性化合物相总量降低,但含Si的硼化物相逐渐由块状、条状转变为对接头性能更加不利的(Mo,W,Cr,Ni)3B2骨架状结构,保温超过1 h时接头内甚至出现孔洞缺陷,接头性能呈现下降趋势。     

扩散处理对镍基高温合金大间隙钎焊接头组织和性能的影响

采用含有Nb、Al、Ti的镍基钎料钎焊大间隙K465镍基高温合金,研究扩散处理对接头组织和性能的影响。结果表明,钎焊状态下K465镍基高温合金大间隙接头组织由γ+γ′相,块状γ′相及硼化物、硅化物及硼碳、硅碳复合化合物构成,液相扩散处理有利于元素扩散,明显改善接头组织性能,固相扩散接头组织性能改善不明显。     

BNi68CrWB钎焊K24/GH648异种高温合金的界面形成机理

采用BNi68CrWB钎料粉末对K24和GH648异种高温合金进行钎焊连接,分析了接头典型界面组织,提出了钎焊过程反应机理.结果表明,接头由共晶区、等温凝固区和扩散区组成.共晶区由WB,CrB和镍基固溶体组成,等温凝固区为镍基固溶体,GH648侧扩散区由WB,W_xB_y,Cr_xB_y,以及沿晶界析出的镍基固溶体和少量的Cr₂Ni₃相组成,K24侧扩散区与母材差异不明显.钎焊过程由元素富集、母材溶解、等温凝固和共晶凝固四个阶段组成.其中等温凝固阶段是钎焊过程中最关键的阶段,等温凝固不完全时,钎缝中央存在共晶组织,影响接头性能.钎焊温度1 150℃,保温120 min时,等温凝固完全,接头组织均匀,力学性能最优,室温拉剪强度可达323 MPa.     

GH3128合金激光焊接头组织与性能

采用激光焊方法对3 mm厚GH3128合金进行对接焊,研究焊接工艺参数对焊缝成形的影响,同时与非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊)进行显微组织及力学性能的对比分析. 结果表明,在激光功率4 kW、焊接速度1.5 m/min和离焦量 + 3 mm的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝. 激光焊与TIG焊焊缝区组织均由奥氏体γ' + 脆性碳化物组成. 与TIG焊相比,激光焊焊缝区的组织晶粒细小,且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较小,激光焊接头室温抗拉强度低12%,高温抗拉强度相近,室温轴向低周疲劳应力循环次数高4.5倍. 与TIG焊相比,激光焊接头室温抗拉强度低和低周疲劳性能高,主要是受焊接过程元素烧损和碳化物尺寸的影响.     

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、M₃B₂型硼化物、CrB、镍硅化合物以及γ-Ni+Ni₃B+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。     

钎焊保温时间对GH738与GH4169镍基合金真空钎焊接头组织性能的影响

用镍基钎料钎焊镍基合金时钎焊保温时间对钎缝易产生金属间化合物、晶界渗入脆化现象有重要影响,因此采用5、15和45min三种钎焊保温时间对镍基合金进行真空钎焊试验,通过光学显微镜、扫描电镜、X射线能谱仪及硬度计等研究了三种钎焊保温时间下钎焊接头微观组织、成分及显微硬度分布等内容。结果表明,随着钎焊保温时间的延长,接头钎料与母材之间的元素扩散越充分,当钎焊保温时间为45min时,接头组织大部分为固溶体。     

不锈钢芯板钎焊残余应力的有限元分析

采用BNi-2镍基钎料对GH4738和GH3536异种高温合金在1 040 ℃ × 10 min条件下进行真空钎焊,通过扫描电子显微镜和能谱仪分析了钎焊接头的微观组织及物相组成,并测试了钎焊接头的高温强度。结果表明,钎缝与母材界面结合良好,且钎缝组织致密。在钎焊接头观察到3个特征组织区域,分别为元素扩散区、等温凝固区和非等温凝固区。等温凝固区由镍基固溶体组成,而非等温凝固区除了镍基固溶体外,还存在大量的Ni₃Si相及少量的富含Cr,Mo的硼化物。在730 ℃高温条件下,钎焊接头抗拉强度为259 MPa。在拉伸过程中,钎焊接头沿非等温凝固区开裂,而Ni₃Si及硼化物等脆性相内部形成的微裂纹促进了钎焊接头的断裂。

     

DD5单晶高温合金钎焊接头的微观组织和力学性能分析

采用Co基钎料在1 180℃/60 min条件下钎焊DD5镍基单晶高温合金,利用SEM,EPMA分析接头的显微组织,讨论接头的焊缝间隙对显微组织和相分布的影响.结果表明,当钎焊间隙为10 μm时,焊缝组织与母材相似,由γ和γ'相构成,其中弥散分布着细小的M₃B₂相;随焊缝间隙的增加,焊缝中形成骨架状M₃B₂相,富钴的γ-Ni,Ni-Si化合物等脆性相;当焊缝间隙大于200 μm时,焊缝中间形成球状的钴基固溶体,在钴基固溶体之间分布着多种化合物相.对接头进行高温拉伸性能测试可知,随着钎焊间隙减小,接头的高温性能提高,接头在870℃的抗拉强度最高可达到792 MPa.     

AgCuMnNi钎料元素含量对钎焊接头组织及性能的影响

设计了3种成分的AgCuMnNi钎料。3种钎料固液相线温度均处于750～792℃,钎料铸态组织主要由富Ag相与富Cu相组成。随着钎料中Ag含量的增加与Ni,Mn含量的减少,钎料铸态组织中富Ag相占比逐渐增加。在860℃,保温10 min工艺条件下,采用3种钎料真空钎焊YG6X/GH4169, Ag-3(AgCuNi4Mn8)钎料的钎焊接头平均抗拉强度为432.8 MPa,高于Ag-1(AgCuNi11.5Mn21.5)和Ag-2(AgCuNi4Mn11.5)钎料的钎焊接头平均抗拉强度。Ag-3钎料的钎焊接头微观组织中富Cu相与富Ag相分布均匀,而Ag-1与Ag-2中由于Mn含量较多,钎焊过程中生成了高Mn氧化区域,弱化了接头的力学性能。     

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%.     

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。     

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。     

K423合金钎焊接头组织性能与叶片修复

为钎焊修复某型发动机高压Ⅱ级、低压Ⅰ级导向叶片服役后产生的裂纹,研究钎焊工艺对接头组织性能的影响及钎焊热循环对母材组织性能的影响。结果表明,最佳钎焊工艺为B工艺(1 200℃保温30 min),钎焊热循环使母材的组织细化,持久性能提高。采用B工艺及相应叶片钎焊修复流程对叶片进行试修复,修复部位无裂纹,工艺可行。     

Ti-Zr-Cu-Ni-Fe-Co-Mo钎料合金钎焊γ-TiAl/GH536接头的显微组织与剪切强度（英文）

采用Ti-Zr-Cu-Ni-Fe-Co-Mo作为钎料,在钎焊温度1090～1170℃、钎焊时间0～20 min的工艺参数下,实现γ-TiAl和GH536合金的钎焊连接,利用SEM、EDS、XRD和万能试验机研究钎焊温度和钎焊时间对钎焊接头显微组织和剪切强度的影响。结果表明:不同工艺参数下获得的γ-TiAl/GH536钎焊接头均包括4个界面反应层。随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长,钎缝宽度和钎焊接头的平均抗剪强度均是先增大后减小。钎焊温度1150℃、钎焊时间10 min时获得的钎焊接头的剪切强度最大,达262 MPa。Al₃NiTi₂和TiNi₃脆性金属间化合物是产生裂纹和降低接头强度的主控因素,Al₃NiTi₂脆性金属间化合物几乎占据整个呈典型解理断裂特征的剪切断口表面。     

GH4413镍基高温合金液相扩散焊接头微观组织及性能研究

以BNi-2作为填充合金材料使用液相扩散焊对GH4413合金进行了连接,研究了在焊接温度为1 030 ℃和1 080 ℃,保温时间分别为30 min和60 min等不同焊接参数下GH4413镍基高温合金的接头微观组织、成分分布和显微硬度。扫描电镜(SEM)以及能谱分析结果表明,当焊接温度为1 080 ℃,保温时间为60 min时,钎缝组织中形成了性能良好的固溶体,并且随着焊接温度的升高和保温时间的增加,钎缝的宽度增加,钎料元素向母材中的扩散深度逐渐增加,在母材近缝区形成了金属间化合物。     

钎焊温度对镍基合金真空钎焊接头组织及硬度的影响

用镍基钎料真空钎焊镍基合金时钎焊温度对钎料中Si、B等元素的扩散有重要作用,因此采用3种钎焊温度对其进行真空钎焊,研究了1080、1110和1140℃钎焊温度下钎缝的微观组织、元素分布及显微硬度等.结果表明,随着钎焊温度的升高,钎料中元素向母材扩散越充分,钎焊温度为1140℃时,钎缝组织基本为固溶体.     

BNi-2真空钎焊0Cr18Ni9不锈钢钎缝组织及相变机理研究

采用BNi-2镍基膏状钎料,在1 050℃/10 min工艺条件下,对0Cr18Ni9奥氏体不锈钢进行真空钎焊,并通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪等对钎焊接头界面的显微组织、钎缝内元素分布及物相结构进行测试。结果表明,钎缝区组织由γ-Ni基固溶体和金属化合物Cr_2B等构成。随着钎焊温度升高,钎料中B、Si元素向母材扩散愈充分,在奥氏体界面处沿晶析出Cr_2B等硼化物。     

TC4钛合金钎焊接头的组织与性能

采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钎料对TC4钛合金进行了钎焊,钎焊温度为900 ℃,保温时间分别为30、60和90 min。结果表明,在900 ℃时该钎料可润湿TC4母材,润湿角平均值为16.7°。保温时间为90 min时,钎焊界面中心处钎料元素已扩散得较充分,与钎料合金成分相比,Zr元素由37.5%降低至1.79%,Cu和Ni元素分别由15%和10%降低至1.66%和1.64%。TC4钛合金钎焊试样的室温抗拉强度平均值为1007.6 MPa,多数试样断于母材,属于微孔聚合机制导致的断裂失效。     

紫铜感应钎焊接头组织及性能

以紫铜板材为对象,利用Sn-58Bi和Sn-0.7Cu钎料对紫铜进行感应钎焊实验,保温不同的时间,采用光学显微镜、显微硬度计、接合强度测试仪等方法对钎焊接头进行组织分析和性能测试。结果表明,利用Sn-58Bi和Sn-0.7Cu钎料和感应钎焊技术可以实现紫铜的连接。Sn-58Bi感应钎焊接头界面处均形成了一层薄而连续的金属间化合物Cu6Sn5。随着保温时间的增加,焊缝中富Bi相逐渐减少。Sn-0.7Cu钎料接头的显微硬度在保温时间为10 s时最大。随着保温时间的增加,金属间化合物层厚度逐渐增加,接头强度随之降低。     

C/C复合材料与镍基高温合金GH3128钎焊

在连接温度为1 170 ℃、保温时间为60 min的条件下,采用BNi2钎料对C/C复合材料和GH3128进行真空钎焊. 利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对接头的界面组织及断口形貌进行分析. 结果表明,在钎焊过程中,Cr原子向C/C 复合材料侧聚集,并与C原子发生反应生成Cr₃C₂,改善了BNi₂钎料对C/C 复合材料的润湿性,从而实现了C/C复合材料与镍基高温合金GH3128的良好结合;C/C复合材料/BNi2/GH3128钎焊接头区域生成Cr₃C₂,MC,M₃Ni₂Si,Cr₇C₃,MB等反应产物. 接头的断裂位置发生在靠近C/C复合材料的焊缝区域,接头的抗剪强度为24 MPa.