采用BNi-5钎料钎焊K417G高温合金的界面组织和力学性能

K417G镍基高温合金具有优异的高温力学性能,可应用于航空发动机热端部件的制造中。采用BNi-5镍基钎料开展了K417G合金钎焊接头的研究,分析了不同保温时间对钎焊接头微观组织演变和接头高温力学性能的影响。在1 160℃保温15 min条件下,K417G合金接头界面处物相主要由γ+γ’相、富Ti碳化物相和(Ni,Cr)3Si相等物相组成。随着保温时间的进一步延长,界面反应和元素扩散更为充分;同时接头中的硅化物相分布呈分散趋势,物相尺寸得到细化。1 160℃×30 min条件下获得的接头950℃平均抗拉强度为412 MPa。     

BNi82CrSiB钎料钎焊GH586高温合金的工艺研究

采用非晶箔状BNi82CrSiB钎料和10 min/60 min不同的保温时间加压扩散的方法进行了钎焊试验,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了观察和分析。结果表明,在1 050℃的钎焊温度下延长扩散时间(60 min)能够促进钎缝与扩散层的元素均匀分布。对比10 min保温时间,室温和930℃下的钎焊接头拉伸性能分别提高了52%和79%。研究同时得出接头断裂发生在近缝区基体一侧的结论,断裂形式主要为沿晶断裂。     

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%.     

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.     

粉末高温合金

高温合金具有良好的抗氧化性、抗腐蚀性能、优异的拉伸、持久、疲劳性能和长期组织稳定性,是为了满足各种高温使用条件下的现代航空航天技术的要求而发展起来的,在先进的航空航天发动机领域显示出强大的生命力。粉末冶金高温合金是采用粉末冶金的方法制备的高温合金,与传统的铸锻高温合金相比,具有组织均匀,无宏观偏析,以及屈服强度高、疲劳性能好等优点,克服常规工艺产生的偏析(不均匀),所使用的预合金化粉末的每个颗粒就是一个"显微钢锭",合金偏析只能在粉末颗粒的细小范围内发生,能够提高合金的综合性能,并且能减少切削加工量,提高了合金的利用率。特别是随着高温合金成分日趋复杂、零件尺寸不断增大,粉末冶金高温合金显示出更大的优越性。     

Sn-Ag-Cu无铅钎料粉末与合金的组织及钎焊性能对比

利用自行设计的超音速雾化制粉装置制备了Sn-3Ag-2.8Cu 无铅焊锡粉末,并将不同介质雾化的粉末组织和普通合金组织进行对比,同时选择一种综合性能良好的粉末,将其钎焊性能和普通合金进行对比.结果表明,氮气雾化粉末比空气雾化粉末具有更高的凝固速度;雾化粉末组织更细小,主要由基体上弥散分布的多边形Cu6Sn5 IMC 和粒状Ag3Sn IMC组成;粉末比普通合金与铜基板形成的IMC更不规则,且扩散层与基板的界面更模糊;雾化粉末的蠕变断裂寿命显著高于普通合金.因此,Sn-3Ag-2.8Cu无铅焊锡粉末性能优于普通合金.     

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。     

Ni-Ti 钎料高温钎焊TZM晶间渗入行为研究

采用SEM,EDS,XRD和力学试验机等分析测试方法,研究了Ni-Ti钎料对TZM合金钎缝组织和性能的影响。结果表明：Ni-Ti钎料可实现TZM的高温真空钎焊连接。Ni-13.7Ti/TZM界面区,母材中的Mo与钎料中的Ni形成MoNi相,是钎料与TZM形成冶金结合的主要原因。TZM/Ni-44Ti/TZM界面区Ni-44Ti钎料中的Ti与Mo反应,Mo-Ti固溶体,使钎料和TZM形成冶金结合。Ni-44Ti钎料钎焊TZM合金产生严重晶间渗入现象。降低钎料中Ti的含量,晶间渗入和母材溶蚀现象大幅减弱;TZM/Ni-13.7Ti/TZM钎焊接头剪切强度193MPa,TZM/Ni-44Ti/TZM钎焊接头剪切强度167MPa,晶间渗入使钎缝强度降低,降低钎料中的Ti含量,钎焊接头强度提高。     

IC10与GH3039高温合金的真空钎焊

采用Co50NiCrWB钴基钎料及Rene’95高温合金粉末对IC10与GH3039高温合金进行了真空钎焊及大间隙钎焊。试验结果表明,采用Co50NiCrWB钎料及Rene’95高温合金粉末在1180℃／30min规范下钎焊IC10与GH3039高温合金,可获得致密完整的IC10／GH3039钎焊接头及大间隙钎焊接头,接头在900℃下的拉伸性能和持久性能均超过GH3039母材水平,拉伸和持久试验时,断裂都发生在GH3039母材中。     

夹杂物对粉末高温合金损伤行为的影响

在简要介绍粉末高温合金中夹杂物来源的基础上,分析了夹杂物对粉末高温合金损伤行为,尤其是疲劳行为的影响,并对含夹杂物粉末高温合金材料的损伤机理和疲劳寿命预测模型进行了介绍.指出了粉末高温合金中夹杂物对其疲劳性能影响显著,且这种影响是多方面的,夹杂物的尺寸、数量、位置和取向等都会影响合金的疲劳行为.     

含稀土相高温钛合金焊接接头的疲劳断裂特性

研究了Ti-60合金电子束焊接接头的显微组织及稀土相的分布特征;对焊接接头高温旋转弯曲疲劳性能进行了试验研究,讨论了影响接头疲劳性能的主要因素.焊后状态下焊缝区中存在大量的α′马氏体组织,焊缝区中的稀土相颗粒弥散分布于晶界及晶内,尺寸在100～200 nm.焊接接头具有较好的高温旋转弯曲疲劳性能,无焊接缺陷的接头均断裂在母材区,稀土相颗粒对裂纹的扩展具有阻碍作用.     

GH4033镍基合金高温低周疲劳行为的研究

研究分析了GH4033镍基合金在400-700％的疲劳循环应力行为和疲劳寿命曲线。用扫描电镜对疲劳试样的断口进行了观察。结果表明,高温下的应变可较好地控制试验合金疲劳过程中的弹性抗疲劳性能,塑性抗疲劳性能在相同的应变范围内随温度升高而降低。     

钛合金粉末温压成形行为

研究了钛合金粉末的温压成形行为。结果发现，在同一压制压力下，钛合金粉末的生坯密度均在140℃左右达到最大值，高于或低于这一温度，生坯密度反而降低。在压制压力为500MPa下，温压成形的脱模力比室温成形的脱模力降低27．7％。同时，温压成形较室温成形改善了钛合金件的显微组织。     

BT20钛合金高温应力松弛行为研究

通过高温应力松弛实验对BT20钛合金在700～850℃,不同初应力条件下短时应力松弛行为进行研究。结果表明:随着温度升高,BT20钛合金应力松弛速率加快,但长时间应力松弛后剩余应力趋向于一极限值。相同温度下,不同初应力作用的应力松弛极限相同。     

Al-RE-Cu-Mn-Si铸造铝合金高温性能研究

采用SEM、EDX对Al-RE-Cu-Mn-Si铸造铝合金的高温性能进行了研究,分析了合金微观组织形貌特征和相的成分特点.结果表明,该合金在350～400℃高温下力学性能未有明显下降,比一般耐热铝合金的承温能力明显偏高,这与合金中含有高温稳定的稀土化合物相直接相关,该化合物在晶界和枝晶间分布对高温塑性滑移有明显的阻碍作用.     

DZ—22定向凝固高温合金复合疲劳特性的研究

本文模拟航空发动机叶片在服役状态下的疲劳行为，研究了ＤＺ－２２定向凝固合金在不同试验温度、不同低循环应力下，高低循环复合疲劳特性。结果表明，在低循环载荷上叠加高特振动载要使复合疲劳寿命下降，但若高频振幅小于某一临界值时，其复合疲劳寿命反而会明显增长，这是由于高频小幅值振动起到次负荷锻炼作用使材料得到强化，且在高低循坏复合疲劳过程中抑制了疲劳损伤。     

铁547B合金热喷熔技术在高温高压阀门密封面性能强化方面的研究

用氧乙炔焰加熔剂助熔一步法在12Cr1MoV珠光体耐热钢高温高压阀门密封面基体上喷熔Fe547B合金粉末，对喷熔工艺及喷熔层的硬度、时效硬化特性、热耐久性能、抗擦伤性能等性能进行了较系统的试验研究。证明用喷熔Fe547B合金粉末工艺修复电站高温高压阀门密封面裂纹是可行的。     

铁547B合金热喷熔技术在高温高压阀门密封面性能强化方面的研究

用氧乙炔焰加熔剂助熔一步法在12Cr1MoV珠光体耐热钢高温高压阀门密封面基体上喷熔Fe547B合金粉末,对喷熔工艺及喷熔层的硬度、时效硬化特性、热耐久性能、抗擦伤性能等性能进行了较系统的试验研究。证明用喷熔Fe547B合金粉末工艺修复电站高温高压阀门密封面裂纹是可行的。     

TB18钛合金热变形行为及动态再结晶机制

本文利用Gleeble 3800热模拟试验机和电子背散射衍射（EBSD）技术研究了TB18钛合金在700℃~ 900℃、应变速率0.01~10 s-1时的热变形行为和动态再结晶机制。研究表明该合金的流动应力大小对应变速率和变形温度敏感。变形初期流动应力皆在达到峰值应力后快速软化,随后有不同程度的上升。通过数据回归得到了该合金在两相区和单相区的高温变形Arrhenius型本构方程,其变形激活能分别为340 kJ/mol和185 kJ/mol。其单相区的变形软化机制主要为β相的动态回复,两相区主要为β相的动态再结晶。结合了EBSD技术,金相观察和流变曲线特点的分析表明,在高变形温度,低应变速率时（900℃,0.01s-1）主要以几何动态再结晶（GDRX）为主。在温度较低,或变形速率较高下,变形初期发生不连续动态再结晶（DDRX）,应变增大后发生连续动态再结晶（CDRX）。     

铱及铱铑合金的高温氧化性能研究

将纯铱及不同铑含量的铱铑合金锭,在空气中于1550℃氧化10 h,研究样品失重和晶相组织变化。失重实验表明,铱及铱铑合金的失重率随着铑含量的增加而减小;铑含量为30%~50%的铱铑合金失重率仅为纯铱的一半。晶界观察发现,铱及铱铑合金锭在高温氧化环境下均发生晶界氧化腐蚀;随着铑含量的增加,晶界氧化深度变浅,宽度变窄;含铑70%~80%的铱铑合金表面腐蚀轻微。能谱分析结果表明,氧化后样品表面铱的含量明显降低。研究结果表明铱的腐蚀是氧化挥发所致,在合金中增加铑的含量可以提高铱铑合金的高温稳定性。