DD3单晶合金瞬间过渡液相扩散焊接头组织与性能.pdf

! ! " 单晶合金瞬间过渡液相扩散焊接头组织与性能李晓红! , " , 钟群鹏! , 曹春晓" ( ! # 北京航空航天大学材料科学与工程学院, 北京! $ $ $ % & ; " # 北京航空材料研究院, 北京! $ $ $ ’( ) 摘要: 采用粉状中间层合金) ! * 和非晶态箔状中间层合金) ! + 对镍基单晶高温合金) ) & 进行了, - * 扩散焊, 并对接头组织与性能进行了分析研究。试验结果表明, ) ! * 粉状中间层合金, - * 扩散焊接头中存在明显的组织不均匀现象, 经过高温长时间保温才可消除, 而采用) ! + 非晶态箔状中间层合金, - * 扩散焊) ) & 合金更易获得与母材组织一致的接头。在合适的规范下, 两种中间层合金扩散焊的) ) & 合金接头’% $ . 持久强度均达到或超过母材的’$ / 。关键词: 单晶合金; , - * 扩散焊; 持久性能中图分类号: , 0 1 ( 2 # ! 文献标识码: 3 文章编号: ! $ $ ( 4 ( $ ( & ( " $ $ & ) $ " 4 $ $ $ ! 4 $ 5 航空发动机性能要求的不断提高要求采用耐热温度更高的金属材料制造涡轮部件, 单晶高温合金由于完全消除了晶界, 因而消除了晶界偏析和晶界固有的缺陷, 大大降低了裂纹发生的可能性, 工作温度比定向凝固合金提高( $ ! ! $ $ . , 最高可达! ! $ $ . 。同时在叶片设计上采用具有复杂冷却通道的空心结构。显然单凭铸造技术制造这种结构复杂的空心叶片非常困难, 甚至是不可能的, 只有将铸造与焊接两种工艺相结合才能使其变为现实。单晶合金连接作为单晶高效气冷组合式叶片制造过程中最重要的关键技术之一, 国外已对此进行了较多研究[ ! ," ] , 美国* 6 7 公司已生产出了对开复合式扩散连接的单晶叶片, 并用于+ ! $ $ 发动机。采用的方法主要是瞬间过渡液相( , - * ) 扩散焊。其原理是采用某种特殊成分的合金作为中间层材料, 预置于接头的上方或接头中, 在加热到一定温度时, 中间层材料熔化填缝, 并在随后保温时由于扩散重新变为固态, 进而组织与成分均匀化, 最终实现母材之间的高性能连接。本文以我国最先研制成功的镍基单晶高温合金) ) & 为研究对象, 对其, - * 扩散焊接头组织与性能进行了分析研究。! 试验用材料、方法及设备试验用母材为) ) & 单晶合金, 其成分及’% $ . 典型纵向拉伸持久性能示于表! , 标准热处理规范为! " ( $ . " 1 8 , 3 9 : % 2 $ . " & " 8 , 3 9 。, - * 扩散连接所采用的中间层合金有) ! * 和) ! + 两种。其中) ! * 为; 5 $ 目粉, 其成分除含有& # 1 & / 降熔元素硼, 铝含量稍高于母材外, 其他元素含量与) ) & 相当。而) ! + 则是按将) ) & 母材中的铝、钛去除后再加& # % / 硼配制而表! ) ) & 单晶合金化学成分及’% $ . 典型持久性能, < = > ? ! 9 8 ? @ A B < > B C @ D C E A F A C G E < G H F I D A B < > E F J ? E E 4 J K D F K J ? D J C D ? J