一種鎳基單晶高溫合金TLP接頭的微觀組織和性能研究.pdf

1、鎳基單晶高溫合金具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，瞬態(tài)液相（Transient liquid phase,簡(jiǎn)稱 TLP）連接方法是一種適于難以熔焊的高溫合金的連接技術(shù)。本文分別選用Ni-Cr-B和 Ni-Cr-Si兩種合金粉末作為中間層合金對(duì)一種鎳基單晶高溫合金進(jìn)行TLP連接，研究了連接溫度和時(shí)間對(duì)接頭的組織和成分分布的影響，分析了TLP連接過(guò)程的等溫凝固行為，測(cè)試了接頭的硬度和剪切性能。
　　Ni-Cr-B中間層合金TLP連接的接頭分為三

2、個(gè)典型的區(qū)域：接頭中心的共晶區(qū)、位于共晶區(qū)兩側(cè)的等溫凝固區(qū)和位于近焊縫處基體中的擴(kuò)散影響區(qū)。在接頭中心的共晶區(qū)上形成Cr2B+γ和Ni3B+γ兩種共晶;等溫凝固區(qū)為γ鎳基固溶體;在擴(kuò)散區(qū)上形成M3B2析出相。隨連接溫度的升高或連接時(shí)間的延長(zhǎng)，共晶區(qū)上的硼化物相逐漸減少，共晶區(qū)逐漸變窄；等溫凝固界面由接頭兩側(cè)向中心生長(zhǎng)，等溫凝固區(qū)逐漸變寬；擴(kuò)散影響區(qū)的硼化物析出相繼續(xù)長(zhǎng)大并向基體內(nèi)擴(kuò)散。為避免初熔現(xiàn)象的產(chǎn)生，TLP連接溫度和保溫時(shí)間應(yīng)在初

3、熔轉(zhuǎn)變界線以下的條件選擇。TLP接頭在連接時(shí)間為2h時(shí)，隨連接溫度的升高接頭中心的硬度明顯降低；在連接溫度為1200℃時(shí)， TLP接頭隨連接時(shí)間的延長(zhǎng)接頭中心硬度略有降低。升高連接溫度或延長(zhǎng)連接時(shí)間有助于提升接頭的剪切強(qiáng)度，增加接頭的斷裂韌性，在1170℃保溫30min的條件下TLP接頭為脆性解理斷裂。
　　Ni-Cr-Si中間層合金TLP連接的接頭由兩個(gè)區(qū)域組成：共晶區(qū)和等溫凝固區(qū)，接頭中心共晶區(qū)上是Ni16Cr6Si7+γ和（

4、Cr，Si）3Ni2Si+γ共晶，而等溫凝固區(qū)是含Si的鎳基固溶體。隨連接時(shí)間的延長(zhǎng)或連接溫度的升高，共晶區(qū)寬度越窄，等溫凝固區(qū)寬度越寬，等溫凝固進(jìn)行的越充分。為避免初熔現(xiàn)象的產(chǎn)生，TLP連接溫度和保溫時(shí)間應(yīng)在初熔轉(zhuǎn)變界線以下的條件選擇。TLP接頭在連接時(shí)間為2h時(shí)，隨連接溫度升高接頭中心的硬度明顯降低；在1170℃下，TLP接頭隨連接時(shí)間增加接頭中心硬度略有降低。升高連接溫度或延長(zhǎng)連接時(shí)間有助于提升接頭的剪切強(qiáng)度，增加接頭的斷裂韌性。