论文部分内容阅读
国产第二代镍基单晶高温合金DD6，具有高温综合力学性能好、抗腐蚀抗氧化能力强、组织稳定等优点，是制造航空发动机涡轮叶片用先进材料。过渡液相扩散焊(TLP)融合了熔化焊的冶金结合特性和钎焊工艺的工艺便捷特点，是实现DD6单晶合金焊接的有效方法。本文自行设计了DD6单晶高温合金TLP焊用中间层合金成分，采用急冷快速凝固装置制备出厚40μm～60μm的中间层合金箔，并用之进行了DD6合金的TLP焊接，研究了接头组织及性能，分析了合金元素在焊接过程中的扩散行为，计算了焊缝金属的等温凝固时间。研究结果表明: 急冷快速凝固中间层合金组织均匀细小，主要由Ni固溶体和金属间化合物Ni3B、CrB、CoB相组成。Ni-4Cr-8Co-7W-3.2B中间层的熔化温度区间为1074℃～1094℃，Ni-4Cr-8Co-3.5W-3.2B中间层的熔化温度区间为1041℃～1086℃。 在焊接温度T=1200℃，保温时间t=8h，焊接压力P=0.3MPa条件下，获得了与母材结合良好、组织致密的扩散连接接头。接头由焊缝区、扩散区、基体区三个不同的组织区域构成。焊缝区由γ固溶体和γ沉淀相构成，无共晶组织，γ相细小且均匀分布;扩散区由γ固溶体、γ相及少量针状和块状两种不同形态的富钨硼化物沉淀相组成;基体区组织与母材组织一致。 接头中W、Ta、Ni、Co、Cr、Al等合金元素分布均匀，在焊接过程中合金元素在母材与焊缝间地互扩散较为充分。随着中间层中钨元素含量的减少，硼元素扩散能力增强，扩散区富钨硼化物残留量趋于减少。 DD6单晶TLP焊接头的室温剪切强度约为1100MPa，达到母材室温强度的98％。焊接接头硬度分布较为均匀，平均硬度为430 Hv。均匀细小的组织有利于接头力学性能的提高。 理论计算使用Ni-4Cr-8Co-7W-3.2B中间层TLP焊DD6所需等温凝固时间，结果表明，采用单相解和双相解解析式计算的等温凝固时间分别为1.01h和7.40h。