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BNi68CrWB釬焊GH648/K42異種高溫合金接頭的組織與性能

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鎳基高溫合金具有較高的比強(qiáng)度,良好的熱穩(wěn)定性能和熱力學(xué)性能,是應(yīng)用最為廣泛的一種高溫合金,其中,鑄造高溫合金強(qiáng)度最高,可精密鑄造成小型承載構(gòu)件,如K24合金,常用作發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)片或渦…

鎳基高溫合金具有較高的比強(qiáng)度,良好的熱穩(wěn)定性能和熱力學(xué)性能,是應(yīng)用最為廣泛的一種高溫合金,其中,鑄造高溫合金強(qiáng)度最高,可精密鑄造成小型承載構(gòu)件,如K24合金,常用作發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)片或渦輪葉片等;變形高溫合金強(qiáng)度高,并具有一定塑性,可加工成結(jié)構(gòu)復(fù)雜構(gòu)件,如GH648合金,可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室材料等,實(shí)際使用中經(jīng)常將兩種不同的高溫合金連接組成一個(gè)復(fù)雜構(gòu)件滿(mǎn)足使用需要,但高溫合金的塑性和可焊性較差,焊接時(shí)易產(chǎn)生熱裂紋,一般的高溫焊接方法難以實(shí)現(xiàn)其可靠連接,目前常用的焊接技術(shù)有固相擴(kuò)散連接,激光焊接,瞬時(shí)液相連接以及釬焊等。

其中,釬焊技術(shù)可以在不施加壓力條件下實(shí)現(xiàn)連接,獲得完整致密的焊接接頭的同時(shí)又不會(huì)造成接頭塑性變形,且生產(chǎn)效率高,成為高溫合金實(shí)際構(gòu)件連接的常用技術(shù)。鎳基釬料具有優(yōu)異的高溫性能,是鎳基高溫合金最常用的釬料,其中,BNi68CrWB具有較低的硼含量,較高的鎢含量,能夠減少硼對(duì)母材晶間滲入并提高鎢對(duì)釬料的強(qiáng)化效果,提高釬料高溫強(qiáng)度。

研究者們選用BNi68CrWB釬料釬焊K24與GH648異種合金,分析釬焊工藝參數(shù)(釬焊溫度、保溫時(shí)間、釬焊間隙)對(duì)接頭組織以及力學(xué)性能的影響。GH648熱處理制度(1140℃×1h空冷(AC)+900℃×16h(AC)),K24使用狀態(tài)(鑄態(tài)或(1210+/-10)℃×16h(AC)),BNi68CrWB釬料熔點(diǎn)(970~1095℃),設(shè)計(jì)釬焊溫度為1150~1200℃,保溫10~60min。研究結(jié)果表明:

(1)釬焊溫度對(duì)接頭影響顯著,當(dāng)保溫10min較短時(shí)間時(shí),釬焊溫度升高,有利于釬料擴(kuò)散,接頭性能提高,但過(guò)高又會(huì)引起母材向釬料溶蝕加劇,接頭內(nèi)脆性相W-Cr-Ni含量增大,并產(chǎn)生微裂紋,接頭性能下降,溫度過(guò)低,填縫不完全導(dǎo)致接頭強(qiáng)度低。

(2)在1150℃延長(zhǎng)保溫時(shí)間可增大釬縫中鎳基固溶體的比例,減小化合物的生成,共晶組織增多,接頭強(qiáng)度升高,但保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng),共晶組織又逐漸減少,母材向釬料的溶蝕加劇,性能略有下降。

(3)裝配間隙在0~0.15mm范圍對(duì)接頭影響不明顯,除了1100℃和1150℃保溫10min外,釬焊接頭拉剪后全部斷在K24母材處。


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