GH4169-GH738高溫合金真空釬焊及擴(kuò)散釬焊接頭組織與性能研究.pdf

1、近年來(lái),隨著航空及艦船工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)其關(guān)鍵部件材料的耐高溫性能要求越來(lái)越高,鎳基高溫合金GH738和GH4169由于具有較高的高溫強(qiáng)度、持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度,特別是具有良好的高溫耐蝕性,被認(rèn)為是理想的航天及艦船工業(yè)領(lǐng)域高溫結(jié)構(gòu)材料,已成功應(yīng)用于艦船燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫端部件。采用連接方法用于制造這些高溫合金發(fā)動(dòng)機(jī)部件可使成本降低,并且獲得良好的性能,而用于連接鎳基高溫合金最常用的技術(shù)是釬焊及擴(kuò)散釬焊工藝。本文采用鎳基釬料BNi2對(duì)GH

2、4169與GH738高溫合金進(jìn)行真空釬焊,通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、電子探針顯微分析儀、X射線衍射儀、硬度計(jì)及電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等現(xiàn)代分析儀器研究了不同工藝參數(shù)下釬焊接頭的顯微組織、釬縫成分分布及相組成、硬度分布及機(jī)械性能的影響。
　　通過對(duì)不同釬焊工藝參數(shù)下釬焊接頭組織形貌的觀察發(fā)現(xiàn),主要存在兩種形式的釬焊接頭:第一類接頭主要由位于接頭中心的化合物組織、釬縫邊界與接頭中心之間的固溶體組織以及靠近釬縫邊界母材上的化合物組織組

3、成,這三部分組織分別由非等溫凝固過程、等溫凝固過程及釬料中元素向母材的擴(kuò)散而生成的;第二類釬焊接頭由接頭內(nèi)完全均勻的固溶體組織及靠近釬縫邊界母材處的化合物組織兩部分組成,這是進(jìn)行了完整等溫凝固過程的結(jié)果。對(duì)同一接頭不同位置的組織形貌進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn),隨著從放置釬料的一側(cè)向其對(duì)側(cè)方向的移動(dòng),接頭中固溶體組織逐漸減少,相應(yīng)的化合物組織增多。
　　通過對(duì)不同釬焊工藝參數(shù)對(duì)接頭組織及性能影響的研究發(fā)現(xiàn),隨著釬焊溫度的升高或保溫時(shí)間的延長(zhǎng)或釬焊

4、間隙的減小,釬料中元素向母材的擴(kuò)散隨之更為充分,釬焊接頭中固溶體組織逐漸增多,中心化合物組織逐漸減少,當(dāng)釬焊溫度升高或保溫時(shí)間延長(zhǎng)或釬焊間隙減小到一定值時(shí)接頭全部由均勻的固溶體組織組成,不過位于近縫區(qū)母材附近的化合物組織仍然存在,但對(duì)于在釬焊溫度為1110℃時(shí)已達(dá)到完全固溶體的接頭,繼續(xù)升高溫度至1140℃時(shí)接頭中心反而有化合物出現(xiàn);通過元素及物相檢測(cè)分析可知,在接頭中心生成的化合物主要為Ni-B、Cr-B、Ni-Si等化合物相,而在擴(kuò)

5、散區(qū)主要為針狀及點(diǎn)狀兩種形態(tài)的Cr-B化合物相;從垂直于釬縫的接頭顯微硬度數(shù)據(jù)顯示,在接頭中心化合物組織區(qū)域硬度值很大,在固溶體組織區(qū)域硬度值下降,而在近縫區(qū)母材附近的化合物組織區(qū)域硬度值又有所回升,并且隨著接頭內(nèi)固溶體組織的增多硬度值持續(xù)下降。
　　釬焊接頭的形成過程主要由4個(gè)階段構(gòu)成,釬料的熔化及初生固溶體的生成過程、接頭中心硼、硅化合物及共晶固溶體的生成過程、初生固溶體中富硅固溶體的生成過程以及元素的擴(kuò)散過程,其中前三個(gè)階段