γ-TiAl合金钎焊用钎料设计及接头组织研究

γ-TiAl合金是一种极具应用潜力的金属间化合物材料,采用所设计的Ti-15.6Zr-11.0Cu-9.8Ni(质量分数,%)钎料对其进行钎焊,分析接头组织形貌及元素分布,测试接头微区的显微硬度及接头强度,得出Al元素向界面发生扩散成为界面形成的主要驱动力;钎料元素Zr、Cu和Ni主要集中在近邻界面中心的部位。归因于晶粒组织粗大及硬度较高的网格状组织,钎焊断裂发生在界面中心部位。尽管界面靠近基体一侧出现了连续的Ti3Al相,但其塑性较好且硬度适中,因此有利于基体与界面之间力的传递和接头韧性。对接接头抗拉强度在室温下达到517 MPa,强度系数0.816。

TiAl合金的钎焊技术研究

γ-TiAl合金作为结构材料可以减轻发动机构件重量,有希望被广泛应用于航空、航天、汽车制造等领域。随着工业制造领域中发动机和飞机结构设计对“减轻重量、提高推重比、增加有效载荷”的要求越来越高,将γ-TiAl合金与钢、高温合金焊接形成复合结构的需求越来越迫切。本研究综述了钎焊方法下钛铝合金用焊料、工艺和接头性能,并提出在本领域有关γ-TiAl合金专用焊料设计方法、界面组织调控以及接头性能综合评价等方面上缺乏系统工作。

DD5与GH3039高温合金钎焊接头的微观组织与力学性能研究

采用Co50NiCrWB钎料在1160℃/15 min条件下进行了熔化润湿试验,并钎焊得到DD5与GH3039异质高温合金接头,分析了接头的显微组织和力学性能。试验结果表明,Co50NiCrWB钎料在DD5和GH3039高温合金表面的润湿性能良好,接头包括钎料反应区与扩散影响区,反应区主要物相为溶有Cr的Ni–Co基固溶体、富Cr硼化物相和富Co、Cr、W、Re的硼化物相。钎焊接头在900℃的拉伸性能平均值达到193 MPa,900℃/40 MPa下的接头持久寿命最高达到221 h。拉伸试样断口观察表明断裂发生在钎料反应区,呈脆性断裂特征。

GH3536蜂窝钎焊界面组织与性能

针对GH3536高温合金开展研究,以提供一种用于小芯格且薄壁的高温合金蜂窝的高强度钎焊工艺。采用芯格内切圆直径为0.8 mm、蜂窝壁厚为0.05 mm的GH3536蜂窝,使用BNi2粘带钎料,优化了钎料用量、分析了不同钎料用量对应钎焊蜂窝界面组织形貌,并测试了GH3536蜂窝元件的拉伸性能、压缩性能及弯曲强度,评价GH3536蜂窝元件的基础力学性能。结果表明,所获得蜂窝结构焊合率达到99.5%;钎焊蜂窝界面晶粒细小、组织均匀、无钎缝溶蚀;GH3536蜂窝元件具有优异强韧性、平面抗拉强度达到50 MPa。

γ-TiAl合金自身及其与高温合金的钎焊技术研究进展与趋势

γ-Ti Al合金是航空航天领域极具应用前景的轻质高强、耐高温结构材料,实现γ-Ti Al合金自身及其与高温合金的高质量钎焊连接,对于促进其工程化应用具有重要意义。分别从钎料的润湿性以及钎料种类(Ti基、Ag基、Al基)、工艺参数对接头组织性能的影响等方面,综述了国内外的研究进展。存在的主要问题是缺少γ-Ti Al合金专用的高温钎料、界面反应的控制机制以及接头综合性能的评价标准等。今后针对γ-Ti Al合金的钎焊连接,应包括以下5个重点研究方向:高温钎料成分设计;接头组织和性能的推演、预测方法;连接界面冶金行为的深入研究;连接界面组织调控机制;接头综合性能的考核与评价标准。

Ti150与TC19异种钛合金钎焊工艺与接头性能研究

高温钛合金Ti150是能在600℃环境下长期服役的新型高温钛合金,TC19钛合金是一种富β的α+β两相钛合金,具有高强度、高韧性的特点。采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni(wt.%)非晶合金箔带作为钎料,进行了Ti150高温钛合金与TC19钛合金的真空钎焊连接工艺研究。通过扫描电镜分析接头组织,利用万能试验机测试接头室温和高温拉伸强度。结果表明:在930℃/35 min钎焊条件下,接头室温抗拉强度955.3 MPa,500℃高温抗拉强度达到540.0 MPa,550℃高温抗拉强度达到505.6 MPa,接头室温拉伸试样断裂于焊缝,断口总体为脆性断裂,接头高温500℃、550℃拉伸试样均断于Ti150基体上或近Ti150端面上,Ti150基体端断口有明显的延伸塑性变形。

第二代单晶高温合金DD6高性能钎焊接头的组织及力学性能

采用新设计的镍基钎料在1220℃、30 min条件下钎焊了第二代单晶高温合金DD6,分析了不同钎缝间隙(0.05、0.10和0.15 mm)对接头组织和性能的影响。结果表明,新镍基钎料获得的DD6高温合金钎焊接头的钎缝基体为与DD6母材相似的γ+γ′双相组织。随钎缝间隙的增大,脆性硼化物相逐渐增多,且由断续条状转变成粗大的鱼骨状;在0.15 mm间隙内预填FGH95高温合金粉末后,鱼骨状硼化物相变得细小、弥散。当钎缝间隙由0.05 mm增至0.10 mm,内部γ+γ′双相组织更细小,且钎缝中γ′相强化元素Al、Ti、Ta的总量高,对接头起到了良好的强化作用,钎焊接头在980℃的高温拉伸强度为694 MPa。按DD6母材标准热处理制度对钎缝间隙为0.10 mm的钎焊接头进行焊后时效处理,钎缝基体组织中的γ+γ′双相组织形貌得到有效调控,γ′立方化程度增加,接头在980℃的高温拉伸强度为807 MPa,与DD6母材自身的强度相当。