钛合金高温钎焊接头的组织性能及影响因素评价

综述了钛及钛合金高温钎焊结构在现代工业中的应用。在分析了钛基钎料应用和发展的基础上，重点分析了钎焊接头的组织与接头性能的关系以及影响因素。指明接头组织中脆性金属间化合物相的存在形态是决定接头性能的主要因素，接头间隙和钎焊时间决定了接头的组织形态，从而影响接头的性能。钛及钛合金高温钎焊接头的拉伸性能、高温性能和疲劳性能是优越的，而接头氧化后的性能急剧下降。并展望了钛基材料连接的发展方向。     

TA15钛合金钎焊工艺与接头组织性能研究

针对TA15钛合金复杂精密构件设计制造可能的需求,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料材料对TA15合金进行了真空钎焊。通过扫描电镜与能谱分析等手段,对钎焊接头界面的元素分布及钎焊接头的组织进行分析;同时测试了接头室温和高温力学性能。实验结果表明:采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料钎焊TA15钛合金合理可行;真空钎焊接头通过扩散处理,可以提高接头强度,接头室温和高温拉伸强度分别达到母材的98%和94%;真空钎焊接头脆断于钎缝,扩散处理后的接头韧断于基体。     

定向凝固Ni3Al基高温合金IC6A的真空钎焊

用Co45CrNiWBSi,Co45NiCrWB及N300E三种钴基钎料对定向凝固Ni3Al基合金IC6A的真空钎焊进行探索研究,测定钎焊接头在900℃下的持久性能.试验结果表明,三种钴基钎料对IC6A合金钎焊工艺性能良好,均可获得致密完整的钎焊接头.但含元素Si和B的Co45CrNiWBSi钎料钎焊接头的高温持久性能较差,而仅以B作为降熔元素的N300E和Co45NiCrWB钎料钎焊的接头具有较好的持久性能,其中Co45NiCrWB钎料钎焊IC6A合金接头在900℃/160MPa下的持久寿命达100h以上.     

LD2合金中温钎焊接头组织与拉伸性能

采用制备的一种新型中温铝基钎料箔(熔点513~529℃),在530~550℃对LD2铝合金进行真空钎焊试验。测试钎焊接头的室温抗拉性能,采用扫描电镜(SEM)及能谱仪(DES)对钎焊接头组织和断口形貌进行观察分析。试验结果表明,制备的钎料可用于LD2铝合金的真空钎焊,在优化工艺规范下可获得致密的接头,焊后经热处理,钎焊接头平均室温抗拉强度可达300MPa,断口是以典型韧窝为特征的塑性断口。     

钴对钛基钎料钎焊Ti3Al的影响

研究了Co的添加对Ti-Zr-Ni-Cu钎料的性能,以及对Ti3Al基合金钎焊接头的显微组织和机械性能的影响。研究结果表明:采用添加Co的钎料,具有良好的润湿性和流动性,可显著提高钎焊接头的拉伸强度。     

添加硼元素对Ni-25at%Si/Ti600接头组织性能的影响规律

以高温钛合金和自共晶镍硅合金为母材,使用额外添加硼元素的Ti-Zr-Ni-Cu非晶钎料进行钎焊连接,针对硼元素含量和钎焊对接头界面结构和力学性能的影响进行探究。通过对Ni-25at%Si/Ti-Zr-Ni-Cu+B非晶钎料/Ti600接头的界面组织结构进行优化实现钎焊结构性能的提升,获得质量良好的钎焊接头。研究结果表明,通过引入硼元素可调控钎焊过程,继而获得TiB晶须,这种晶须能对Ti₂Ni层产生复合强化的作用,进而使接头高温钛合金侧界面的残余应力明显下降,减缓接头开裂的速度,同时结合拔出强化方式对裂纹的扩展起到阻碍作用,从而提高接头的强度。1 213 K/10 min工艺条件下的镍硅合金/高温钛合金钎焊接头的平均强度高于不含硼元素增强的接头,达到84 MPa,同时确保在接头内部不会出现裂纹和孔洞,进而达到提升镍硅合金/高温钛合金钎焊接头质量的效果。     

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。     

镍基钎料钎焊不锈钢的加压钎焊工艺

通过建立钎缝宽度与压力的关系式以及测试压力对钎焊接头组织性能的影响，研究了适合于镍基钎料钎焊不锈钢的加压钎焊工艺。     

快速凝固钛基钎料性能的研究

测定了利用钛基非晶态薄带钎料和相同成分的晶态钎料的熔化特性。研究了其金相组织及其在TC4上的扩散性能。测定了TC4钎焊接头的抗拉强度和冲击韧性值。     

AuNi9 导电环刷丝的钎料成分改进及性能分析

采用Sn Pb、In Pb和In Pb Ag三种钎料对航天器控制系统中的Au Ni9刷丝进行了钎焊试验,对钎焊接头的力学性能、断口形貌以及微观组织、化合物相成分进行对比分析,探讨改进后钎料对钎焊接头化合物层形成的影响。结果表明,Sn Pb钎料钎焊Au Ni9刷丝接头区域靠近金合金一侧产生了明显的化合物,主要包括:Au Sn4及Au Ni2Sn4和Ni3Sn4化合物相。In Pb钎料能明显降低钎焊接头脆性,接头区域未发现金属间化合物的产生。InPb Ag钎料不仅能保护铜导线的镀银层,而且钎焊接头还会产生细小的强化相Ag2In,增强接头剪切强度。     

C/ C 复合材料与高温合金钎焊接头微观组织与性能分析

采用BNi68Cr WB粉末作为连接材料,利用真空钎焊工艺成功制备了C/C复合材料与镍基高温合金(GH600)的连接试样。并借助扫描电子显微镜和材料万能试验机,研究钎焊接头微观组织结构和室温及高温(700℃)下的抗剪切性能。结果表明,使用BNi68Cr WB粉末可以实现C/C与GH600的钎焊连接,接头的断裂位置为C/C复合材料母材;与室温条件相比,钎焊接头在700℃下的抗剪强度较低。     

MGH956合金钎焊接头力学性能分析

以MGH956合金钎焊接头高温抗拉强度为考察对象进行了正交试验设计。结果表明,考察的3个因素对接头性能影响的主次顺序为:钎料成分﹥保温方式﹥焊缝间隙;对应较优工艺参数为:钎料为KCo3,保温方式为:1240℃/10min加1000℃/30min;焊缝间隙为0.02mm。在所进行试验中,1000℃拉伸试验结果最好的焊缝强度接近了母材水平。     

保温时间对K452高温合金钎焊接头组织与性能的影响

采用钴基钎料及镍基合金粉料,分别在1170℃保温10min、60min和120min的钎焊工艺下,对K452镍基铸造高温合金进行真空钎焊实验,通过扫描电镜和能谱分析仪进行了接头显微组织观察与物相分析,并测试钎焊接头的高温力学性能。结果表明:在保温60min的工艺规范下,界面实现较好的结合,钎缝内部孔洞缺陷较少,钎缝组织均匀,有利于钎焊接头性能的提高;在更长的保温时间120min下,钎缝内部又有蚀孔缺陷形成,且较多的白色块状化合物在合金粉颗粒间聚集长大,但界面结合良好,钎焊接头性能较高,900℃抗拉强度达到400MPa,900℃/100MPa持久寿命为141h55min。     

BNi-2非晶钎料钎焊高铌TiAl合金与GH3536合金接头组织与性能

采用非晶态BNi-2钎料成功实现了高铌TiAl合金与GH3536合金的连接,获得良好的钎焊接头。钎焊接头的典型界面组织为TAN/B2+τ3/τ4+（Ni-Ti）-B/γ+（Ni-Ti）-B+CrB+G相/GH3536。通过分析钎焊温度对接头界面微观组织的影响,表明BNi-2钎料中B元素的扩散以及GH3536合金向液态钎料中的溶解对界面组织结构演变起着至关重要的作用。而随着钎焊温度的升高,扩散IV区逐渐消失,接头由4个区域变为3个区域,τ3/τ4化合物层及钎缝区域均逐渐增厚,黑色CrB相发生粗化,细小点状（Ni,Ti）-B含量减少。1 160℃保温10 min时,所获得的钎焊接头最大室温及高温（700℃）抗剪强度分别为~106.8 MPa和~76.2 MPa,其剪切强度降低约28.6%,接头均呈现脆性断裂模式。接头形成过程可以划分为固相扩散、液相生成、等温扩散凝固和残余液相析出4个阶段。     

扩散处理对K403铸造高温合金大间隙钎焊接头组织和力学性能的影响

研究采用自制钎料加入FGH95高温合金粉末的K403铸造高温合金大间隙钎焊后扩散处理参数对接头组织和持久性能的影响.结果表明,钎焊后进行温度1180℃,32h的扩散处理,钎缝化学成分及组织均匀,钎缝基体组织为γ固溶体,占体积50%～53%的γ′相均匀分布.骨架状硼化物化合物消除,少量小块和粒状碳化物和硼化物分布在晶界上.钎焊接头975℃的持久强度较高.     

钎焊接头界面断裂力学试验研究

通过ＧＨ４０３３合金钎焊接头界面断裂力学试验,研究了钎焊接头界面断裂行为,获得了钎焊接头界面裂纹的临界应变能释放率,分析了影响界面断裂特征的因素,为钎焊接头界面断裂性能评定提供了参考依据。     

钎妆关界面断裂力学试验研究

通过ＧＨ４０３３合金钎焊接头界面断裂力学试验,研究了钎焊接头界面断裂行为,获得了钎焊接头界面裂纹的临界应变能释放率,分析了影响界面断裂特征的因素,为钎焊接头界面断鲜明性能评定提供了参考依据。     

K403合金高性能钎焊技术研究

用新型镍基钎料3P1对K403合金进行真空钎焊试验,分析钎焊接头的微观组织和连接机制,测试接头高温力学性能.结果表明:采用3P1钎料,在1230℃/10min 1160℃/4h条件下进行K403合金钎焊,可以获得无缺陷的,与基体组织相似的钎焊接头,其1000℃下高温拉伸强度可以达到基体强度的90%,高温持久强度可以达到基体强度的70%以上.     

K403与DZ4高温合金的大间隙钎焊

采用两种含钨钎料N171,N300和Rene'95高温合金粉末对K403与DZ4高温合金的大间隙钎焊工艺进行了研究。试验结果表明,在钎焊接头间隙中预填合适粒度的Rene'95高温合金粉末,可实现K403+DZ4的大间隙钎焊。焊后在较高温度进行较长时间的扩散处理,可明显改善大间隙钎焊接头组织,并防止其焊后固溶处理时发生严重重熔,但为避免高温合金粉被钎料过分溶解,在高温扩散处理前,应先在较低温度进行一定时间的热处理。采用N300钎料、预填Rene'95粉钎焊的K403+DZ4大间隙接头经焊后扩散处理,具有良好的高温力学性能,接头900℃的拉伸强度达铸态K403母材的92%,980℃/126MPa条件下持久寿命为135h;再经固溶处理后,接头900℃的拉伸强度超过铸态K403母材水平(677MPa),持久寿命也略有提高。     

Д-30发动机涡轮工作叶片的钎焊补焊

针对Д-30发动机大修对ЖС6У(国产化牌号为K465)合金涡轮工作叶片的修复要求,采用B-Ni73Cr Si B-40Ni-S混合粉末钎料和BNi82Cr Si B非晶态箔状钎料对K465铸造高温合金与ВКНА-2М耐磨合金块进行了真空钎焊试验研究,测定了钎焊接头的力学性能,并对实际叶片进行了钎焊补焊。结果表明,两种钎料都可用于ЖС6У合金涡轮工作叶片的钎焊修复。