镍基高温合金焊接修复技术的研究进展

镍基高温合金具有良好的高温抗氧化和抗腐蚀能力,较高的高温强度、蠕变强度和持久强度,以及良好的抗疲劳性能,广泛地用于制造航空发动机和各种工业燃气轮机的热端部件。热端部件在服役过程中由于受磨损、冲击、高温燃气和冷热疲劳等综合作用,易产生热裂纹,致使零件报废。因此,镍基高温合金部件的先进修复技术有着非常广阔的应用前景。文章针对高温合金修复问题进行论述,着重阐述焊接方法在修复技术中的研究进展,主要涉及激光焊、钎焊、摩擦焊和瞬时液相扩散焊等方法。     

SiC陶瓷的高温连接研究现状

SiC陶瓷由于具有优异的性能,在高温结构材料领域有着广泛的应用,高温连接技术是该材料推广应用的关键技术之一.综述了近年来SiC陶瓷钎焊、扩散焊、瞬间液相高温连接技术的研究进展,并针对存在的问题讨论了今后的发展方向.     

DD32单晶高温合金过渡液相扩散连接

为了提高DD32单晶高温合金过渡液相(TLP)扩散焊接头的力学性能,采用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)研究接头微观组织,TLP扩散焊过程中基体组织的变化,以及持久过程中基体组织的变化。结果表明,接头由连接区和基体区所组成,未发现明显的扩散区特征。连接区由等温凝固区和残余液相区组成。TLP扩散焊过程对基体组织有重要影响,接头需进行焊后热处理。此外,在持久过程中基体内产生了N型筏。控制TLP扩散焊接头内晶界的形成,可以有效提高接头力学性能。     

镍基钎料钎焊GH586高温合金

采用非晶箔状BNi82CrSiB和BNi81CrB钎料以不同的保温时间进行钎焊实验,对钎焊接头进行了力学性能测试。利用扫描电镜和能谱分析对钎焊接头微观组织和断口进行观察和分析。结果表明,在钎焊温度下延长钎焊时间(60min)能够促进钎缝与扩散层的元素均匀分布,提高钎焊接头的室温和高温(930℃)拉伸性能。通过调整钎料合金成分,提高了钎焊接头的拉伸性能,高温拉伸性能提高22.5%。接头断裂发生在近缝区基体一侧,断裂形式主要为沿晶断裂。同时讨论了Si,B等元素对钎焊接头的组织和性能的影响。     

定向凝固高温合金IC10瞬态液相(TLP)扩散焊接头组织研究

对定向凝固高温合金IC10进行了TLP扩散焊,中间层合金为在母材成分基础上加入一定量的降熔元素B配制而成,研究了在1270℃不同保温时间下焊缝及母材组织的变化,并对焊缝及母材中γ′相的形状尺寸变化进行了分析.     

TiAl合金与高温合金的扩散焊接头组织及性能

采用直接扩散焊和加中间层的扩散焊方法进行了TiAl合金和高温合金异种材料组合的连接实验。在1000℃/20MPa/1h规范下直接扩散焊获得的TiAl/GH2036接头组织中存在大量未焊合的孔洞,接头室温剪切强度平均值仅有16MPa。采用Ti-Zr-Cu-Ni合金作为中间层在935℃加压3MPa保温10min和1h进行了TiAl/GH3536组合接头的液相扩散焊,获得的扩散焊缝中含有Ti3Al,NiTi等多种物相,中间层合金与两侧母材发生作用形成了具有一定厚度的反应层。在935℃/3MPa/1h规范下获得了与两侧母材结合良好的无缺陷扩散焊接头,室温剪切强度达到125MPa。     

镍基高温合金的扩散焊接研究进展

镍基高温合金被广泛用于现代航空工业、核工业等领域。本研究综述了镍基合金扩散焊的研究进展,介绍了扩散焊技术研究现状、界面孔洞闭合机理以及扩散焊接接头组织、性能。对当前镍基高温合金扩散焊的最新研究进行总结,为今后镍基高温合金扩散焊接技术的进一步发展提供了理论支撑。     

以Ti,Ni薄膜为中间层的钛合金与高温合金低温扩散焊研究

采用磁控溅射技术在TA15钛合金表面沉积Ti薄膜,在DD6单晶高温合金表面沉积Ni薄膜,以Ti,Ni薄膜作为中间层进行低温扩散焊研究.通过X射线衍射分析发现Ti,Ni薄膜均为多晶体结构.采用AFM分析发现,沉积薄膜后,TA15钛合金和DD6单晶基片的表面粗糙度均有所降低.以Ti,Ni薄膜作为中间层在800℃/20MPa/2h规范下实现了TA15钛合金和DD6单晶高温合金的异种材料低温扩散连接.通过扫描电镜和能谱分析表明,Ti,Ni两元素均扩散至另一母材界面,整个接头呈现分层组织,主要为Ti2Ni和TiNi相.     

新型高温耐磨合金

新型铁基耐磨合金主要用于在高温烟气冲刷（蚀）条件下长期使用的零部件。文中论述了合金的成分设计、冶炼和铸造工艺，室温和高温硬度，以及合金的组织结构及高温抗氧化性。此合金在较低温度（６００℃）时可以替代钴基高温耐磨合金，有应用前景。     

氧化物弥散强化高温合金MGH956的基本焊接性研究

氧化物弥散强化(ODS)高温合金MGH956是机械合金化工艺制造的氧化物弥散强化高温合金,针对MGH956材料采用电子束、氩弧焊、钎焊及扩散处理等连接工艺方法进行了基本的焊接性研究.对接头组织及接头性能进行了测试分析,三种焊接方法室温接头力学性能相当,接头强度系数均达到95%左右,氩弧焊焊缝中的气孔较多,而电子束焊焊缝中气孔相对比较少、室温塑性比较明显.从接头高温强度而言,真空钎焊工艺有明显优势.     

Influence of the Substrate Orientation on the Isothermal Solidification during TLP Bonding Single Crystal Superalloys

Angle deviations between the two substrates during transient liquid phase （TLP） bonding single crystal superalloys cannot be avoided. In the present work, specimens have been prepared to investigate the influences of the various substrate orientations. It is found that the width of the non-isothermal solidification zone （NSZ） is linear with the square root of the isothermal solidification time. This suggests that the isothermal solidification process is B-diffusion controlled in different substrate orientation deviations. And also the width of the NSZ increases with increasing angle deviation, indicating that the isothermal solidification time needed in the TLP bonding increases with increasing orientation deviation between the two substrates.     

Transient Liquid Phase Bonding of Ni—base Single Crystal Superalloy

The Ni-base single crystal superalloy was bonded by the transient liquid phase(TLP) bonding,using a Ni-base flexible metal cloth as an insert alloy.TLP bonding of superalloy was carried out at 1473-1523K for 0.5-24h in vacuum.The [001] orientation of each test specimen was aligned perpendicular to the joint interface.The bonded region was observed by optical microscopy, and the microstructural and compositional analyses across the bonded interlayer were performed by using a scanning electron microscopy(SEM) .The electron back scattering diffraction(EBSD) method was applied to determine the crystallographic orientation.The resultsindicated that the chemical homogeneity across the bonded region can be achieved,and γˊphase both in the bonded interlayer and in the superalloy substrate is almost identical,while the bonded interlayer had almost matched the crystallographic orientation of the bonded substrates.     

金属板材轧制-扩散复合机理研究进展

金属板材轧制-扩散复合集合了轧制和扩散连接的特点,对有塑性变形条件下中间层瞬间液相扩散连接过程进行研究,是研究轧制-扩散复合界面结合机理的关键.本文介绍了国内外对瞬间液相扩散连接机理实验、数学模型和数值模拟研究的进展和现状,讨论了存在的一些问题,并提出了解决方法.     

Weakening Mechanisms of Platelike σ Phase on Ni-base Superalloys

On the basis of an investigation on σ phase inNi-base cast superalloy K24 and the results aboutσ phase in other Ni-base superalloys,an embrittl-ing mechanism and a softening mechanism,bywhich platelike σ phase weakens the Ni-basesuperalloys,have been proposed.It is consideredthat the platelike morphology and the habit precipi-tation along{111}of σ phase are necessary condi-tions for both mechanisms.The embrittling mecha-nism is dominant at room temperature and highstrain rate,and the softening mechanism is domi-nant at high temperature and low strain rate.Ac-cording to the idea of the softening mechanism andthe analyses of σ phase and alloy compositions,it isconsidered that Nb,Mo and W in the alloys may beresistant to the detrimental effect of σ phase on thestress-rupture properties of the alloys.     

钢／铝合金液固相复合工艺的研究

通过正交试验研究了各工艺量数以钢／铝合金液固相复合性能的影响，最佳工艺条件为铝合金液体温度７９０℃，钢板表面处理为酸洗＋钢刷＋５％的氟钛酸钾助焊剂，复合压力为３９．２ＭＰａ，组织观察表面界面脆性化合物的形成是导致结合强度降低的一个重要因素。     

液相连接氮化硅陶瓷的结合强度研究

本文用玻璃焊料研究了氮化硅陶瓷的液相连接,探讨了组份（0～10wt％α－Si₃N₄）、温度（1450～1650℃）和保温时间（10～120min）对结合强度的影响规律．结果表明,α－Si₃N₄的加入提高了液态焊料的粘度,降低了焊料的流动性,导致结合强度下降．采用组份为不含α－Si₃N₄的纯氧化物玻璃焊料在1600℃、保温30min可以得到较为理想的结合强度．