TLP連接過程中DD407鎳基單晶液化規(guī)律研究.pdf

1、鎳基單晶高溫合金在高溫下具有優(yōu)良的綜合性能，是航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片的主要材料，對于單晶復(fù)雜葉片的制造，單憑鑄造技術(shù)變得相當(dāng)困難，必然涉及到單晶材料的連接問題，目前常用的連接方法是高溫釬焊和瞬間液相擴(kuò)散焊（TLP擴(kuò)散焊）。釬焊所得接頭性能、很難滿足航空工業(yè)對于更高性能的要求；TLP連接接頭中降熔元素殘留影響其高溫性能。為了得到性能更好的接頭，提出了過渡液相輔助固相連接復(fù)合技術(shù)，母材液化的規(guī)律是該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的前提。
　　本文選用BNi9、

2、BNi5兩種不同的中間層，對DD407鎳基單晶高溫合金進(jìn)行過渡液相擴(kuò)散連接。通過研究不同工藝參數(shù)條件下的母材液化區(qū)橫截面形貌特征，分析工藝參數(shù)對液化區(qū)寬度的影響；同時研究了不同工藝條件下的界面組織特征及成分分布情況；通過對比分析上述兩種中間層對母材的液化效果，綜合分析了母材液化規(guī)律。
　　采用BNi9中間層合金TLP擴(kuò)散連接DD407鎳基單晶高溫合金。結(jié)果表明，母材液化寬度隨著加熱溫度的升高而增加，母材液化寬度在1150℃達(dá)到最大

3、值60.7μm，過高的加熱溫度使得液相很快等溫凝固；保溫時間的增加使母材液化寬度增加，保溫1 mi n時，母材液化程度最大；中間層合金厚度越大，母材的液化寬度越大，與加熱溫度和保溫時間相比，中間層合金厚度對母材液化寬度的影響相對較小。界面的組織主要由反應(yīng)液化層和中間層固溶體組成。
　　BNi5中間層合金連接DD407鎳基單晶高溫合金，工藝參數(shù)對母材表面液化規(guī)律如下：溫度升高會促進(jìn)母材液化，溫度升高到1160℃時，母材液化寬度為28

4、.5μm，母材向中間層合金液化界面平整；母材液化寬度隨中間層厚度增加而增大，中間層厚度150μm時，母材液化寬度達(dá)到最大值55.5μm。
　　對比分析兩種中間層材料對母材表面液化的影響，發(fā)現(xiàn)BNi9對母材的液化效果優(yōu)于BNi5，前者具有明顯的界面反應(yīng)層，后者具有明顯的強(qiáng)化相殘留區(qū)。BNi9的液化機(jī)制是通過降熔元素B向母材擴(kuò)散，擴(kuò)散區(qū)的熔點(diǎn)降低而使得母材液化。而BNi5的液化機(jī)制則是中間層中的共晶元素Si與母材相互作用，形成低熔共晶