GH4169-GH738高溫合金真空釬焊及擴散釬焊接頭組織與性能研究.pdf

1、近年來,隨著航空及艦船工業(yè)的快速發(fā)展,對其關鍵部件材料的耐高溫性能要求越來越高,鎳基高溫合金GH738和GH4169由于具有較高的高溫強度、持久強度和蠕變強度,特別是具有良好的高溫耐蝕性,被認為是理想的航天及艦船工業(yè)領域高溫結構材料,已成功應用于艦船燃氣渦輪發(fā)動機等高溫端部件。采用連接方法用于制造這些高溫合金發(fā)動機部件可使成本降低,并且獲得良好的性能,而用于連接鎳基高溫合金最常用的技術是釬焊及擴散釬焊工藝。本文采用鎳基釬料BNi2對GH

2、4169與GH738高溫合金進行真空釬焊,通過光學顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、電子探針顯微分析儀、X射線衍射儀、硬度計及電子萬能試驗機等現(xiàn)代分析儀器研究了不同工藝參數(shù)下釬焊接頭的顯微組織、釬縫成分分布及相組成、硬度分布及機械性能的影響。
　　通過對不同釬焊工藝參數(shù)下釬焊接頭組織形貌的觀察發(fā)現(xiàn),主要存在兩種形式的釬焊接頭:第一類接頭主要由位于接頭中心的化合物組織、釬縫邊界與接頭中心之間的固溶體組織以及靠近釬縫邊界母材上的化合物組織組

3、成,這三部分組織分別由非等溫凝固過程、等溫凝固過程及釬料中元素向母材的擴散而生成的;第二類釬焊接頭由接頭內完全均勻的固溶體組織及靠近釬縫邊界母材處的化合物組織兩部分組成,這是進行了完整等溫凝固過程的結果。對同一接頭不同位置的組織形貌進行觀察發(fā)現(xiàn),隨著從放置釬料的一側向其對側方向的移動,接頭中固溶體組織逐漸減少,相應的化合物組織增多。
　　通過對不同釬焊工藝參數(shù)對接頭組織及性能影響的研究發(fā)現(xiàn),隨著釬焊溫度的升高或保溫時間的延長或釬焊

4、間隙的減小,釬料中元素向母材的擴散隨之更為充分,釬焊接頭中固溶體組織逐漸增多,中心化合物組織逐漸減少,當釬焊溫度升高或保溫時間延長或釬焊間隙減小到一定值時接頭全部由均勻的固溶體組織組成,不過位于近縫區(qū)母材附近的化合物組織仍然存在,但對于在釬焊溫度為1110℃時已達到完全固溶體的接頭,繼續(xù)升高溫度至1140℃時接頭中心反而有化合物出現(xiàn);通過元素及物相檢測分析可知,在接頭中心生成的化合物主要為Ni-B、Cr-B、Ni-Si等化合物相,而在擴

5、散區(qū)主要為針狀及點狀兩種形態(tài)的Cr-B化合物相;從垂直于釬縫的接頭顯微硬度數(shù)據(jù)顯示,在接頭中心化合物組織區(qū)域硬度值很大,在固溶體組織區(qū)域硬度值下降,而在近縫區(qū)母材附近的化合物組織區(qū)域硬度值又有所回升,并且隨著接頭內固溶體組織的增多硬度值持續(xù)下降。
　　釬焊接頭的形成過程主要由4個階段構成,釬料的熔化及初生固溶體的生成過程、接頭中心硼、硅化合物及共晶固溶體的生成過程、初生固溶體中富硅固溶體的生成過程以及元素的擴散過程,其中前三個階段