本文采用鎳基合金釬料JSSNi60A在1210°C/30 min釬焊工藝下,連接0°+0°、0°+45°、0°+90°三種不同取向偏差的CMSX-4單晶高溫合金樣品,并對釬焊接頭進(jìn)行焊后熱處理,研究取向偏差和焊后熱處理對釬焊單晶合金接頭的微觀組織與力學(xué)性能影響規(guī)律,并分析接頭的組織演變過程、元素分布與晶體取向變化規(guī)律,闡明釬焊接頭的形成機理。采用JSSNi60A鎳基釬料釬焊CMSX-4單晶高溫合金,可獲得完整、均勻的釬焊接頭,接頭主要由三部分組成:液態(tài)釬料合金冷卻凝固形成的釬料合金區(qū);在保溫過程中等溫凝固形成的界面接連區(qū);由于元素擴散進(jìn)母材而存在的一層擴散影響區(qū)。釬料合金區(qū)主要由γ-Ni固溶體、M₃B₂型硼化物、CrB、γ+γ′共晶相、γ-Ni+Ni₃B+CrB三元共晶相以及焊縫中心處少量的（Ni,Nb,Co）₃Si相組成;界面連接區(qū)為鄰近母材的液態(tài)釬料合金凝固形成,主要為γ-Ni固溶體;擴散影響區(qū)為靠近界面連接區(qū)的母材,主要由γ基體和均勻分布的γ′強化相組成。對不同取向偏差的CMSX-4單晶釬焊接... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高溫合金承溫能力發(fā)展過程[3]

碩士學(xué)位論文3溫合金大幅度提升，因此得到了更加廣泛的應(yīng)用[11,12]。1.3單晶高溫合金的發(fā)展用于制造航空發(fā)動機渦輪葉片的高溫合金材料，經(jīng)歷了從等軸晶、柱狀晶再到單晶的發(fā)展過程，如圖1.2所示[13]。鎳基單晶高溫合金具有優(yōu)異的高溫性能，是目前制造先進(jìn)航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C葉片的首選材料。為發(fā)展高性能航空發(fā)動機的生產(chǎn)工藝水平，各個國家一直十分重視鎳基單晶高溫合金的研制和發(fā)展[14]。圖1.2渦輪葉片晶粒[13](a)等軸晶；(b)柱狀晶；(c)單晶自單晶高溫合金問世以來，鎳基單晶高溫合金的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了五代[15~17]。第一代單晶高溫合金PWA1480、CMSX-2、SRR99和DD3等研制成功并應(yīng)用以來[18~21]，單晶高溫合金的研制取得突破性的進(jìn)展。隨著合金成分設(shè)計水平的提高以及鑄造工藝的改進(jìn)，在第一代單晶高溫合金成分基礎(chǔ)上添加一定量的難溶金屬元素—錸（Re），研制出承溫能力比第一代單晶高溫合金分別高30°C和60°C的第二代和第三代單晶高溫合金[22,23]。錸元素的添加對鎳基單晶高溫合金的蠕變性能有顯著的提高，這一現(xiàn)象被稱為“錸效應(yīng)”[24,25]。值得注意的是，第一代單晶以后的單晶高溫合金代次的劃分，主要依據(jù)是錸元素的添加量，添加3%Re的CMSX-4、RenéN5、PWA1484等是典型的第二代單晶高溫合金[26~28]，第二代單晶高溫合金是目前研究較為全面以及應(yīng)用最為廣泛的一類單晶高溫合金。添加6%Re的CMSX-10、RenéN6等是典型的第三代單晶高溫合金[29,30]，通過提高錸元素的添加量，第三代單晶相比于第二代單晶高溫合金具有更高的持久壽命。但是，隨著錸元素添加量的增加，合金組織穩(wěn)定性降低，在實際的應(yīng)用中易析出TCP（拓?fù)涿芘畔啵┑扔泻ο郲31,32]，限制了通過持續(xù)添加錸元素進(jìn)一步提高合金性能的發(fā)展思路。?

碩士學(xué)位論文5圖1.3高溫合金焊接難易程度與Al、Ti含量的關(guān)系[43]綜上所述，高溫合金由于其成分復(fù)雜，焊接性較差，焊接過程中極易出現(xiàn)裂紋等焊接缺陷，以及不能滿足“等強性”的問題。對于高溫合金構(gòu)件，尤其是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的單晶高溫合金空心葉片，對尺寸精度與力學(xué)性能有極高的要求。因此必須在加工制造過程中采用先進(jìn)的焊接技術(shù)，并設(shè)計合理的焊接工藝參數(shù)，才能獲得理想的焊接接頭。1.5高溫合金的焊接方法高溫合金由于其合金化程度較高，合金系極為復(fù)雜。一般除了基體元素(鎳、鈷或鐵)外，同時含有大量的合金化元素，如：Co、Cr、Mo、W、Al、Ti、Nb、Ta、V及B、Zr、Re等，導(dǎo)致焊接性較差。許多研究表明[46~51]，采用鎢極氬弧焊、電子束焊或激光焊等先進(jìn)的熔化焊工藝，對高溫合金進(jìn)行焊接時，由于過量的、不平衡的熱輸入，存在較大的溫度梯度，造成接頭中產(chǎn)生殘余應(yīng)力，不可避免地產(chǎn)生裂紋和缺陷，接頭性能較差。因此，對于高溫合金的焊接，普遍認(rèn)為采用非熔化的焊接方法，如擴散焊與釬焊技術(shù)等[52,53]。以下簡要介紹高溫合金的幾種焊接方法。1.5.1固相擴散連接固相擴散連接是在一定的溫度和壓力下，使得被連接的材料界面發(fā)生微觀變形，原子間相互擴散實現(xiàn)可靠接頭的連接方法[54]。擴散連接分為三個階段，如圖1.4所示為擴散連接的示意圖。圖1.4(a)表示，待連接材料進(jìn)行裝配后，連接面之間只限于極少數(shù)的不平點的接觸。第一階段，如圖1.4(b)所示在高溫和外加應(yīng)力


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