GH4169箔材擴(kuò)散連接接頭組織與性能研究.pdf

1、本文研究了GH4169高溫合金加鎳箔中間層的擴(kuò)散連接，研究了不同焊接熱循環(huán)和熱處理方式對(duì)合金晶粒度、相組成的影響。利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜(EDS)、背散射電子衍射(EBSD)和透射電子顯微鏡(TEM)技術(shù)分析了擴(kuò)散連接溫度、時(shí)間和壓力對(duì)接頭組織、元素?cái)U(kuò)散和抗拉強(qiáng)度的影響；分析了不同次數(shù)的焊接熱循環(huán)、固溶處理、δ相時(shí)效和γ″相時(shí)效熱處理對(duì)合金晶粒度及相組成的影響。設(shè)計(jì)膜盒產(chǎn)品實(shí)際件的工裝卡具，密封性測(cè)試卡具，對(duì)膜

2、盒實(shí)際產(chǎn)品進(jìn)行了擴(kuò)散連接和性能測(cè)試。
　　對(duì)GH4169高溫合金進(jìn)行擴(kuò)散連接試驗(yàn)，接頭界面由中間層鎳箔和兩側(cè)高溫合金變形層組成。接頭在高溫冷卻時(shí)受到拉應(yīng)力作用產(chǎn)生拉伸變形，中間層寬度范圍為12-14μm，變形層寬度范圍為2-8μm。擴(kuò)散連接接頭附近的元素?cái)U(kuò)散受到擴(kuò)散連接溫度、時(shí)間和壓力的影響，當(dāng)擴(kuò)散連接溫度升高到1150℃時(shí)，界面元素?cái)U(kuò)散充分，Ni元素在固定節(jié)點(diǎn)(0.66-14.13)間的相對(duì)質(zhì)量差由47.6降低到8.81，濃度梯

3、度基本消失。
　　研究了擴(kuò)散連接工藝參數(shù)對(duì)接頭組織、元素?cái)U(kuò)散和力學(xué)性能的影響，隨著擴(kuò)散連接溫度的升高，擴(kuò)散連接時(shí)間的延長(zhǎng)和擴(kuò)散連接壓力的增大，接頭界面孔隙逐漸閉合，界面元素濃度梯度不斷下降，接頭抗拉強(qiáng)度不斷提高。當(dāng)擴(kuò)散連接溫度為1100℃，擴(kuò)散連接時(shí)間為60min，擴(kuò)散連接壓力為30MPa時(shí)，接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到660MPa。對(duì)高溫合金拉伸斷口進(jìn)行觀察，接頭斷裂位置在靠近界面的中間層中，接頭斷口發(fā)生明顯的塑性變形，斷裂方式為塑性斷裂。

4、
　　研究了焊接熱循環(huán)和不同熱處理方式對(duì)合金晶粒度及相組成的影響，合金在首次熱循環(huán)中受到鍛造后殘留在基體中的應(yīng)力影響發(fā)生再結(jié)晶，晶粒尺寸由33.13μm下降到26.14μm，隨著熱循環(huán)次數(shù)的增加，第二相和夾雜物向母材不斷溶解，降低了對(duì)晶界的釘扎作用，當(dāng)合金經(jīng)過5次焊接熱循環(huán)后，晶粒尺寸達(dá)到48.38μm；采用T=900℃，t=0.5-48h的工藝參數(shù)對(duì)合金進(jìn)行δ相時(shí)效，δ相首先在含 Nb夾雜物附近的晶界上析出，并陸續(xù)在晶界和晶內(nèi)析

5、出。合金晶粒尺寸由55.03μm增大到73.08μm。采用720℃/8h+620℃/8h的工藝參數(shù)對(duì)合金進(jìn)行γ″相時(shí)效，在局部區(qū)域中，細(xì)小的γ″相呈彌散分布狀態(tài)，在較大區(qū)域中，γ″相呈現(xiàn)出一定的偏析特征。γ″相時(shí)效時(shí)合金晶粒尺寸為30.94μm，小于原始母材晶粒度。
　　分析高溫合金膜片在擴(kuò)散連接時(shí)的受力情況，設(shè)計(jì)膜片內(nèi)外環(huán)擴(kuò)散連接的卡具、裝配和定位形式，對(duì)膜盒實(shí)際產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)散連接。當(dāng)擴(kuò)散連接溫度為1100℃，時(shí)間為60min，壓