《高温合金的钎焊》word版

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1、高温合金的钎焊高温合金要求能在600℃以上高温抗氧化和防腐蚀，并能在一定应力下作用下长期工作的金属材料。高温合金按其成分可分为铁基、镍基和钴基合金；按生产工艺可分为变形、铸造、粉末冶金和机械合金化高温合金。为适应高温工作要求，合金必须采取强化手段。对Fe、Ni和Co基高温合金主要采用固溶强化，第二相强化和晶界强化三种手段。1.固溶强化。固溶强化是提高原子结合力和晶格畸变，是Fe、Ni或Co基体中固溶体的滑移阻力增加，滑移变形困难而达到强化。单通过晶格畸变来强化高温合金来说是不够的，还需要降低扩散系数以阻碍扩散型

2、形变进行强化。在Fe、Ni基高温合金中，通常加入Cr、Mo、W、Co、Al等元素进行固溶强化。Cr是高温合金中不可缺少的元素，合金的抗氧化性主要依靠Cr。Cr在Ni和Fe中有较大的溶解度。Cr主要与Ni形成固溶体，少量Cr与C形成Cr23C6型碳化物（Cr含量低时会生成Cr7C3型碳化物），可提高合金的高温持久性能。W和Mo是强固溶强化元素，加入W和Mo可以提高原子结合力，产生晶格畸变，提高扩散激活能，使扩散过程缓慢；同时合金的再结晶温度升高，提高了合金的高温性能。另外，W和Mo是碳化合物形成元素（主要形成M6

3、C）。当碳化物沿晶界分布时，对合金强化起更大作用。Co元素也是很有效的固体强化元素，主要作用是降低基体位错能，提高合金的持久强度，减小蠕变速率；它还可以稳定合金的组织，减少有害相的析出。因此固溶强化型高温合金中均含有Cr、W、Mo、Al、Co等元素。2.第二相强化。固溶强化型高温合金的使用温度有限，当工作温度大于950℃或要求高屈服强度的合金，则需依靠第二相强化。第二相强化是利用细小、均匀分布的稳定质点阻碍位错运动，以达到高温强化的目的。第二相强化采用时效析出的γ’相γ”。在Fe和Ni基合金中，γ`相为Ni3A

4、l型，为了面心立方晶体结构，与基体结构相同，与共格析出。γ’相十分稳定，有高的强度和良好的塑性，容易控制其数量、大小和形貌。γ’相还可以被强化。因此高温合金多数牌号用γ’相沉淀强化。γ”相是一种亚稳定的强化相，它是以Nb代替Al的Ni3Nb相。Al和Ti是形成γ’相的基本组分，几乎所以时效强化的Fe和Ni基高温合金中都含Al和Ti。Al和Ti共存时，部分Ti代替Al，γ”相变为Ni3（Al，Ti）。Ti的加入能促进γ’相析出，同时增加了γ’相的数量。γ’相数量越多，合金的高温性能越好。除了Al、Ti外，还加入大

5、原子半径的W、Mo、Nb、Ta等元素。这些元素不同程度地进入γ’相，导致γ’相数量增加，热稳定性提高。如Nb不仅增加γ’相数量，而且提高γ’相的长程有序度和反相畴界能，从而增加位错切割γ’粒子的阻力，有效提高合金的屈服强度和蠕变强度。Ta元素的加入使γ’相粒子变大，增大晶体错配度，增强共格析出造成的内应力场和切变应力，从而增大强化效果。3.晶界强化。合金在高温下承受应力时，晶界常与变形，而且变形速度越慢时，晶界变形的比例越大，所以对高温合金来说，强化晶界十分重要。要强化晶界，首先要控制杂质元素（如S、P、Pb、

6、Sn、Sb、Bi等），它们在合金凝固时聚集在晶界，造成合金热强型的降低。在净化晶界的同时，可有意加入一些微量元素以强化晶界，这些微量元素有B、Zr、Hf、Mg、La、Ce等，其中微量B对提高合金的热强性效果最显著。B在晶界偏聚，能减少晶界缺陷，提高晶界强度，并能强烈地改变晶界形状，影响晶界碳化物和金属间化合物的析出和长大，改善其密集不均匀分布的状态，形成球状均匀分布，阻止晶界片状、胞状相的析出，从而提高合金的持久寿命，Zr与B有类似的作用，但不如B强烈。微量Mg能使合金的塑性明显改变，降低稳态蠕变速率。在铸造高

7、温合金中加入微量Hf，可以改变晶界和枝晶间状态，同时改变γ-γ’共晶状态，显著改善合金的室温和高温塑性，对改善热裂倾向也有利。高温合金均含有较多的铬，加热时表面形成稳定的Cr2O3，比较难以去除。此外，镍基高温合金均含铝和钛，尤其是沉淀强化高温合金和铸造合金的铝、钛含量更高。铝和钛对氧的亲和力比铬大得多，加热时极易氧化。因此如何防止或减少镍基高温合金加热时的氧化以及去除其氧化膜，是镍基高温合金钎焊时考虑的首要问题。钎焊镍基高温合金时不建议用钎剂来去除氧化物，尤其是高的钎焊温度下。这是因为钎剂中的硼酸或硼砂在钎焊

8、温度下与母材起反应，降低母材表面的熔化温度，促使钎剂覆盖处的母材产生溶蚀；并且硼酸或硼砂与母材发生反应后析出的硼可能渗入母材，造成晶间渗入，对薄工件来说是很不利的。所以镍基高温合金一般都在保护气氛，尤其是在真空中钎焊。母材表面氧化物的形成与去除与保护气氛的纯度以及真空度密切有光。钎焊热循环的影响。无论是固溶强化，还是沉淀强化的镍基高温合金，都必须将其合金元素及其化合物充分固溶于基体内，