GH99高溫合金TLP連接工藝與組織性能研究.pdf

1、針對GH99鎳基高溫合金在航空航天領域的應用，本文使用液相擴散連接技術(TLP)分別以BNi2高溫釬料和三種自制釬料作為中間層金屬對GH99鎳基高溫合金進行焊接試驗。系統(tǒng)的研究了工藝參數(shù)對接頭顯微組織和力學性能的影響，并在實驗的基礎上對接頭形成的擴散凝固機理進行了探討。
　　采用BNi2釬料進行實驗時發(fā)現(xiàn)，提高焊接溫度和等溫時間有利于減少焊縫沉淀區(qū)化合物的析出，尤其是等溫時間對于得到組織和成分都相對均勻的接頭具有最重要的意義，在1

2、170℃時等溫24h后所得到的接頭，組織和成分同母材基本相同，但此時的焊接熱循環(huán)使得母材的抗拉強度下降很大。通過對試驗接頭的常溫剪切測試和900℃高溫剪切測試發(fā)現(xiàn)，焊接參數(shù)，尤其是等溫時間，對接頭高溫強度的影響大于對常溫強度的影響。
　　采用另外三種釬料：Ni-15Cr-5Si-3B、Ni-15Cr-5Si-5B、Ni-15Cr-9Si進行TLP連接實驗時發(fā)現(xiàn)，B元素作為降熔組元，其含量的多少直接影響著接頭化合物的形成數(shù)量，而Si

3、元素由于在母材中的固溶度較高，焊接過程中不易析出化合物，但相對于B元素，Si元素在母材中的擴散速度要慢，其均勻化所需要的時間更長，而Si的含量過高時，容易在等溫凝固過程中產(chǎn)生區(qū)域偏析，從而在焊縫中心殘留呈帶狀分布的硅化物。
　　通過對TLP連接過程數(shù)學模型的研究和計算，當采用厚度為50μm的BNi2作為中間層在1170℃溫度下對GH99進行TLP連接時，所需要的等溫凝固時間約為30min，遠小于試驗過程中得到均勻化接頭所需要的時間