DD6單晶高溫合金TLP焊研究.pdf

1、高性能航空發(fā)動機葉片多用鎳基單晶高溫合金制備，且常設計成中空結構，以適應承受高溫交變載荷及散熱需要，這種復雜結構的成形涉及到焊接問題。本文針對鎳基單晶高溫合金的成分特點及性能要求，設計、制備出中間層合金，分析了合金的相組成及組織特征，測試了合金的熔點;并將制備的中間層用于單晶高溫合金DD6的TLP焊接;研究了中間層合金成分與焊接工藝對接頭組織的影響;建立了中間層合金/母材原子的擴散模型，理論計算了合金元素硼和鋁的擴散距離。研究結果表明:

2、
　　四種中間層合金DIF1、DIF2、DIF3和DIF4的組織均細小均勻。DIF1和DIF2相組成簡單，DIF1由Ni及Ni3B組成，DIF2由α-Ni及Ni3Al組成，而DIF3和DIF4中相組成較復雜，除了含有DIF2中的兩相外，還含有不同程度的硼化物。四種中間層合金DIF1、DIF2、DIF3和DIF4的熔化溫度區(qū)間分別為1091～1116℃、1070—1095℃、1074—1094℃和1041—1086℃，熔化區(qū)間均較窄

3、，焊接工藝性能較好。
　　在焊接工藝參數(shù)為焊接溫度1200℃、保溫時間8h及焊接壓力0.3MPa的條件下，獲得的DD6單晶TLP焊接頭形態(tài)飽滿。焊接接頭由焊縫中心區(qū)、等溫凝固區(qū)及擴散區(qū)三部分組成。焊縫與母材結合良好，界面處缺陷較少。在焊接工藝不變條件下，隨著中間層中合金元素的增加，焊縫中心的共晶相增多，擴散區(qū)的硼化物增多。中間層中合金元素較少的DIF1焊接所形成的接頭組織最為理想。
　　在焊接溫度和焊接壓力給定的條件下，保溫

4、時間是TLP焊的關鍵參數(shù)。隨著焊接保溫時間的延長，焊縫中心的共晶相減少，擴散區(qū)的硼化物趨于消失。在焊接溫度1200℃，保溫時間12h焊接時，焊縫與母材中的合金元素發(fā)生充分的互擴散，焊縫組織及成分與母材趨于一致化。理論計算亦表明，在焊接溫度1200℃，保溫時間8h時，B向母材的擴散距離約90μm，Al向中間層中的擴散距離約25μm;當保溫時間延長至12h時，B的擴散深度達110μm，Al的擴散距離約35μm，繼續(xù)延長保溫時間，元素得以充分