ICIO合金TLP擴散焊技術(shù)

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1、年賡潷壇WeldingTechnologiesforAviationIndustry—。—l，釤．．—：：：：二三二i：：．。EQ8女△d—Q￡I目E!E△B一——ICIO合金TLP擴散焊技術(shù)TLPDiffusionWeldingTechnologyofICl0AHoy中航工業(yè)北京航空制造工程研究所侯金保吳松滕俊飛魏友輝中國人民解放軍駐黎陽機械公司軍事代表室趙科中航工業(yè)貴州新藝機械廠雷強侯金保研究員，主要從事新材料和新結(jié)構(gòu)的釬焊與擴散焊技術(shù)研究和新焊料設(shè)計研制。申報國防專利4項．曾獲國防科技進(jìn)步三等獎、部科技進(jìn)步二等獎和三等獎。航空科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促使

2、航空發(fā)動機性能不斷提高，具體體現(xiàn)在航空發(fā)動機朝高溫、輕量化方向發(fā)展。目前用于制造航空發(fā)動機熱端部件的高溫合金無法滿足高推比發(fā)動機耐溫性能的要求，于是開展了Ninl基金屬問化合物材料等新型高溫材料的研究。由于Ni4l金屬問化合物原子的長程有序結(jié)構(gòu)和原子間金屬鍵及共價鍵共存“1，使其具有熔點98航空制造技術(shù)·2011年第23／24期本文針對Nj。Al基合金ICl0進(jìn)行過渡液相擴散焊技術(shù)研究，研制專用中間層，分析接頭組織變化規(guī)律及其與接頭強度的關(guān)系，實現(xiàn)TLP擴散焊技術(shù)在ICl0合金導(dǎo)向葉片的工程應(yīng)用。高、密度小、抗氧化性好和耐溫強度高等特性，在高性能航空發(fā)

3、動機中有很好的應(yīng)用前景。微量硼元素可顯著提高Ninl的室溫塑性，采用7相可使Ni3AI的強度和韌性同時提高，高熔點元素Mo、Co、W、Ta等可對y相和77相起同溶強化作用12-31，現(xiàn)在研制出的Ni4l基雙相合金性能顯著提高，達(dá)到了飛機發(fā)動機應(yīng)用要求。如美國的NX一188、WAZ一20、ICl63、1C164、IC72；俄羅斯的BKHA一4已用于武裝直升機”4I；我國研制的IC6合金用于某型發(fā)動機二級渦輪導(dǎo)向葉片．Iclo合金將用于高推比發(fā)動機組聯(lián)式渦輪導(dǎo)向葉片。本文針對Ninl基合金ICl0進(jìn)行過渡液相(TransientLiquidPhase．TL

4、P)擴散焊技術(shù)?研究，研制專用中間層，分析接頭組織變化規(guī)律及其與接頭強度的關(guān)系，實現(xiàn)TLP擴散焊技術(shù)在ICIO合金導(dǎo)向葉片的T程應(yīng)用。試驗材料及方法選擇1試驗材料試驗材料選用N-，Al基合金ICIO，并采用定向凝固方法鑄造，ICl0合金的名義化學(xué)成分如表1所永。鑄態(tài)Icl0合金主要由y相及7’相組成，在枝晶間的y’相大多為0．1m3“m的立方體形和尺寸大于10¨m的大塊不規(guī)則形，枝晶干的y7相尺寸為l～3¨nl的不規(guī)則形和0．1-,-0．3Hm的立方體形，7相呈網(wǎng)狀表1ICl0臺金的主要化學(xué)成分一m。一?！?，一。一一。，一。航空焊接技術(shù)分布T-y’周同

5、，厚度約o．oI～0．2LLIll，經(jīng)1260±10℃／2h，油冷或宅冷條件的均勻化處理后．枝品問y’相為0,3～0．5LLl31的立方體形，枝品十的77相為1～3¨n1的立方體形，y卡¨呈網(wǎng)狀分布于7’相周圍，即，’+y雙相網(wǎng)狀組織。均勻化處理后的ICl0合金y’相含量約70％～80％，7相約20％～30％，以及少量硼化物和碳化物，其高溫持久性能如表2所示。2試驗方法選擇Ni扭l屬于L12型結(jié)構(gòu)，有叫顯的室溫脆性，即使采用B元素提高合金的室溫塑性，采Ⅲy相進(jìn)行強韌化．Ni3A1合金的室溫塑性和普通金屬材料相比差距仍很大。國內(nèi)外有關(guān)N·。Al合金EBW

6、、LBW、TIG等問層合金，進(jìn)行璉接試驗，分析接頭組織、力學(xué)性能，優(yōu)化連接T藝和中間層合金。試樣制備和TLP焊工藝試驗1試樣制備Ni4I基合金lclo硬度高，普通刀具難以皿I工，原材料有板材和棒材兩種形式，用線切割和磨削方法將原村料加上成焊前試樣；采1L}j儲能點焊斤法將待焊試樣用高溫合金片固定，用o．04ram厚的金屬片支撐焊接面兩側(cè)以控制焊縫間隙．焊接而周同添加粉末中間層焊料；TLP擴散焊后再按GB／T43392006標(biāo)準(zhǔn)測試高溫拉伸性能，按GB／T20391997標(biāo)準(zhǔn)測試高溫持久性能，表2ICl0合金的持久性能熔焊研究表明17-。1,接頭的熔化區(qū)

7、和熱影響區(qū)中容易出現(xiàn)凝固裂紋和應(yīng)變時效裂紋．盡管采用工藝方法口f以減少裂紋，但不能消除裂紋。這說明NisAl合金的熔焊性能很差，應(yīng)采用Nj，A1基體水熔化的連接方法。TLP擴散焊ml是結(jié)合釬焊和同相擴散焊二者優(yōu)點彤成的新型連接方法，其原理是將與基體材料相肛配的中間層臺金置于連接面，在連接溫度下中間層形成液相填充連接間隙，Ih于原子的擴散，液相塒母材有適量溶解，然后液相凝固．獲得和母材相近的組織，再進(jìn)行擴散處理，使接頭成分、組織和母材相近，得到高性能的連接接頭。國外采用TLP擴散焊技術(shù)制造Fll9發(fā)動機的單晶對開葉片和MA956合金多}L層板結(jié)構(gòu)等，該技

8、術(shù)已廣泛用于鎳基、鐵基、鈷基及氧化物彌散強化高溫合金的連接。對Ni41基合金Icl0采用TLP