Ni-Cr-Mo高溫合金真空擴(kuò)散連接工藝及機(jī)理研究.pdf

1、本文針對(duì)一種航天運(yùn)載火箭推進(jìn)裝置閥門組件的結(jié)構(gòu)和性能需求，研究一種Ni-Cr-Mo體系鎳基高溫合金的真空擴(kuò)散連接。首先研究了在母材表面超聲電鍍Ni層的技術(shù)，分析不同電流密度、不同超聲功率下Ni鍍層的表面形貌、結(jié)晶取向、晶粒大小、表面粗糙度、孔隙率等特點(diǎn)。研究了擴(kuò)散連接溫度、壓力、保溫時(shí)間等參數(shù)對(duì)接頭微觀界面結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和變形量的影響。能譜分析發(fā)現(xiàn)接頭中Cr、Mo元素的擴(kuò)散存在差異，因此建立母材與中間層的元素?cái)U(kuò)散模型，通過理論計(jì)算的方法

2、對(duì)接頭元素的擴(kuò)散系數(shù)、濃度分布進(jìn)行了表征。
　　選用三種不同的電流密度和兩種不同的超聲波強(qiáng)度進(jìn)行超聲鍍Ni試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)鍍層三個(gè)晶面的織構(gòu)系數(shù)與參數(shù)有關(guān)。電流密度較小時(shí)，鍍層沿(200)面高擇優(yōu)生長(zhǎng)，超聲波的作用對(duì)其影響不大；電流密度較大時(shí)，鍍層有沿(220)擇優(yōu)生長(zhǎng)的趨勢(shì)，超聲的作用可以通過減弱析氫作用增大(220)面的生長(zhǎng)速度，降低其織構(gòu)系數(shù)。超聲波功率越大，鍍層越向無擇優(yōu)方向生長(zhǎng)，但鍍層的晶粒尺寸與超聲波關(guān)系不大，隨著電流密度的

3、升高而減小。同樣在低電流密度時(shí)超聲波對(duì)度層表面形貌影響不大，隨著電流密度的升高，超聲波可以減弱晶粒的團(tuán)聚，使鍍層表面更為平整。同時(shí)超聲波在還能起到降低表面粗糙度和孔隙率的作用。最終確定電鍍工藝為：電流密度10A/dm2，超聲功率1.0W/dm2，施鍍時(shí)間5min，可以得到10μm厚的Ni鍍層。
　　采用10μm厚的Ni鍍層作為中間層，對(duì)Ni-Cr-Mo高溫合金母材進(jìn)行擴(kuò)散連接試驗(yàn)，接頭界面主要由Ni、Cr固溶體組成，沒有明顯的界面

4、反應(yīng)，無不良化合物生成；接頭界面存在未閉合的孔隙。隨著擴(kuò)散連接溫度、連接壓力的增大和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，接頭孔隙率逐漸減小，中間層與母材之間元素?cái)U(kuò)散更加充分，界面元素濃度梯度逐漸減弱。能譜分析表明Cr、Mo元素在接頭內(nèi)的擴(kuò)散速率差別較大。接頭剪切斷口顯示斷裂均發(fā)生在中間Ni鍍層處，隨著試驗(yàn)規(guī)范的增大，接頭的力學(xué)性能逐漸提升，但變形量的增大會(huì)影響連接件的整體尺寸，因此最后確定最為合理的工藝為：連接溫度T=1050℃，保溫時(shí)間t=60min，連