Inconel718高溫合金多層夾芯結(jié)構(gòu)的LBW+SPF技術(shù).pdf

1、Inconel718合金是 Ni-Cr-Fe時(shí)效硬化型高溫合金，在650℃以下具有較高的強(qiáng)度和塑性、良好的抗疲勞和耐腐蝕性，是目前航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的高溫合金之一。該合金多層板結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)度、高剛度、輕量化結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在航空航天耐熱及防熱方面具有廣闊的應(yīng)用前景。一般多層結(jié)構(gòu)的制造方法主要為超塑成形/擴(kuò)散連接，但是 Inconel718合金由于高溫強(qiáng)度高、變形困難、擴(kuò)散連接性能差，因此，需要開辟制造 Inconel718合金多層結(jié)構(gòu)的

2、新途徑。激光焊接具有速度快、變形小、熱輸入小、焊縫窄、熱影響區(qū)小等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、航空航天以及電氣設(shè)備等制造業(yè)應(yīng)用廣泛。近年來(lái)，國(guó)外提出超塑成形/擴(kuò)散連接+焊接（SPF/DB with welding）技術(shù)作為超塑成形/擴(kuò)散連接（SPF/DB）技術(shù)的擴(kuò)展和補(bǔ)充，并在鈦合金多層夾芯結(jié)構(gòu)上取得了很好的效果。Inconel718合金焊接性能優(yōu)良，采用LBW(Laser Beam Welding)+SPF(Superplastic Forming

3、)組合技術(shù)制造 Inconel718多層夾芯結(jié)構(gòu)具有技術(shù)優(yōu)越性。
　　本文重點(diǎn)對(duì)細(xì)晶 Inconel718合金超塑性、細(xì)晶 Inconel718合金激光對(duì)接板高溫塑性、多層夾芯板結(jié)構(gòu)的LBW+SPF技術(shù)、多層夾芯板結(jié)構(gòu)的熱處理工藝、多層夾芯筒結(jié)構(gòu)的LBW+SPF技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　為更好地指導(dǎo)多層夾芯結(jié)構(gòu)的超塑成形，研究了多層夾芯結(jié)構(gòu)所用的超細(xì)晶 Inconel718合金板材的超塑性，該板材理想超塑成形溫度為950～965

4、℃，在該溫度延伸率較高，流動(dòng)應(yīng)力低。
　　解決了帶有激光對(duì)接焊縫的筒形件高溫成形問(wèn)題，研究了細(xì)晶Inconel718合金激光對(duì)接板的高溫塑性，發(fā)現(xiàn)單向拉伸時(shí)，拉伸方向?qū)?duì)接板延伸率影響較大。在950～980℃范圍內(nèi)，該合金激光對(duì)接板有著良好的自由脹形能力，相對(duì)脹形高度均高于1.0，滿足進(jìn)行復(fù)雜零件成形的需求。
　　采用LBW+SPF工藝成形了多種不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的多層夾芯板結(jié)構(gòu)。研究了焊接功率及焊接速度對(duì)接頭熔深的影響，找到了適

5、合多層夾芯板結(jié)構(gòu)的激光焊接參數(shù)，通過(guò)對(duì)超塑成形加壓速率的控制，制得了外觀形狀良好，壁厚分布均勻，內(nèi)部結(jié)構(gòu)成形充分的多層夾芯板結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明 LBW+SPF組合技術(shù)是制造細(xì)晶Inconel718合金多層夾芯板結(jié)構(gòu)的理想技術(shù)。
　　為了增強(qiáng)多層夾芯板結(jié)構(gòu)使用的安全性，研究了其熱處理技術(shù)。結(jié)果表明：Inconel718合金在焊接過(guò)程產(chǎn)生了 Nb含量較高的Laves沉淀相；超塑成形后焊縫中的Nb元素的偏析問(wèn)題得到了緩解；經(jīng)1080℃固

6、溶30min后焊縫中的Laves相完全溶解，徹底解決 Nb元素的偏析問(wèn)題。1080℃固溶后母材的晶粒長(zhǎng)大幅度驚人，屈服強(qiáng)度比成形后有所下降為892MPa；在所有的載荷測(cè)試中，三種結(jié)構(gòu)中以三層夾芯結(jié)構(gòu)的抗壓縮能力最好。
　　采用內(nèi)撐直徑可變的卡具以及點(diǎn)焊加固等措施成功對(duì)三層夾芯筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行了激光焊接，由 LBW+SPF組合技術(shù)制造的多夾芯筒結(jié)構(gòu)外觀形狀良好、壁厚分布均勻、內(nèi)部結(jié)構(gòu)美觀。對(duì)筒形結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸誤差分析發(fā)現(xiàn)，由于模具與成形材料