SupeR-NI-NiCr疊層復(fù)合材料與Cr18-Ni8鋼高溫釬焊接頭組織結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、超級(jí)鎳疊層復(fù)合材料(Super-Ni/NiCr)是近年來開發(fā)的一種新型材料，由兩側(cè)的Super-Ni復(fù)層和中間的Ni80-Cr20粉末通過真空壓制而成。Super-Ni復(fù)層具有較好的耐腐蝕性、抗氧化性和韌性;Super-Ni復(fù)層包覆在NiCr基層表面，能夠抑制NiCr基層的裂紋擴(kuò)展，防止零部件存在裂紋和缺陷時(shí)發(fā)生瞬間破壞，提高疊層材料的整體強(qiáng)度。Super-Ni/NiCr疊層材料具有低密度、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、能源動(dòng)力等領(lǐng)

2、域具有廣闊的應(yīng)用前景。由于Super-Ni/NiCr疊層復(fù)合材料特殊的合金成分和結(jié)構(gòu)形式，焊接時(shí)既要使Super-Ni復(fù)層和NiCr基層與焊縫之間結(jié)合良好，又要保證Super-Ni復(fù)層和NiCr基層之間的復(fù)合結(jié)構(gòu)完整。因此，焊接問題是阻礙Super-Ni/NiCr疊層復(fù)合材料推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。
　　 采用Ni-Cr-P系和Ni-Cr-Si-B系鎳基釬料對(duì)Super-Ni/NiCr疊層復(fù)合材料與Cr18-Ni8不銹鋼進(jìn)行真空釬焊，控

3、制真空度1.33×10-4～1.33×10-5Pa、保溫時(shí)間20min、釬焊溫度980～1060℃和1040～1120℃，獲得了成型良好的Super-Ni/NiCr疊層復(fù)合材料與Cr18-Ni8不銹鋼釬焊接頭，剪切強(qiáng)度最高可達(dá)143MPa和195MPa。通過掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)對(duì)不同釬焊參數(shù)獲得的疊層材料/Cr18-Ni8鋼釬焊接頭的顯微組織、元素分布、物相組成以及接頭的剪切斷裂行為進(jìn)行研究，

4、建立釬焊工藝參數(shù)、接頭組織結(jié)構(gòu)及斷裂機(jī)制之間的關(guān)系，揭示釬焊接頭的擴(kuò)散-凝固規(guī)律。
　　 采用Ni-Cr-P釬料連接Super-Ni/NiCr疊層材料與Cr18-Ni8鋼時(shí)，釬縫區(qū)主要由靠近兩側(cè)母材的γ-Ni固溶體、中心的γ-Ni+Ni3P共晶和少量FeNi3相組成。P元素沿晶界擴(kuò)散至Super-Ni復(fù)層，形成Ni3P或Ni-P共晶;NiCr基層與Ni-Cr-P釬料之間發(fā)生固溶反應(yīng)，沒有形成脆性擴(kuò)散反應(yīng)層。
　　 采用N

5、i-Cr-Si-B釬料釬焊Super-Ni/NiCr疊層復(fù)合材料與Cr18-Ni8鋼時(shí)，B元素是控制釬縫區(qū)凝固結(jié)晶及界面反應(yīng)的關(guān)鍵。B元素?cái)U(kuò)散至疊層材料和Cr18-Ni8鋼并析出硼化物，析出相形態(tài)、數(shù)量及分布受釬焊溫度影響。釬焊溫度為1040℃時(shí)，釬縫區(qū)由γ-Ni固溶體、Ni3Si、Ni3B以及CrB顆粒等組成，Ni3Si彌散分布在γ-Ni固溶體中。釬焊溫度升高至1060～1100℃時(shí)，釬縫由γ-Ni固溶體、Ni3Si、Ni3B、CrB

6、塊狀相以及Ni6Si2B等組成。釬焊溫度升高至1120℃時(shí)，釬縫區(qū)由γ-Ni固溶體、Ni3Si、Ni3B等組成。非等溫凝固階段可歸納為:①剩余液相凝固形成γ-Ni(Si)，剩余液相L1富B;②Ni-B二元共晶反應(yīng):L1→γ-Ni+Ni3B，剩余液相L2富Cr;③Ni-Cr-B三元共晶反應(yīng):L2→γ-Ni+Ni3B+CrB，剩余液相L3富Si;④Ni-Si-B三元共晶反應(yīng):L3→γ-Ni+Ni3B+Ni6Si2B。
　　 等溫凝固