关于粉末高温合金焊接的研究进展

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1、学兔兔www.xuetutu.com俘搭专题综述粉末高温合金焊接的研究进展江苏科技大学材料科学与工程学院(镇江市212003)夏春智山东大学材料液固结构演变与加工教育部实验室(济南市250061)李亚江王娟摘要粉末高温合金由于具有优异的性能，因而在许多领域特别是航空航天等尖端领域得到广泛的应用，同时对其焊接性能也提出了更高的要求，成为国内外研究者关注的热点。由于粉末合金特殊的孑L隙结构形态，使其焊接工艺及接头性能难以控制。综述了粉末合金特别是粉末高温合金的焊接研究状况，分析了目前粉末合金焊接存在的主要困难及其焊接接头形成的机理，对于推

2、动粉末合金焊接的研究及其应用具有重要意义。关键词：粉末合金焊接研究进展中图分类号：TG457．1末高温合金在3O多年的时间里经历了第一代(如Re0前言ne95、INIO0)、第二代(Rene88DT、U720)、第三代合金高性能航空发动机要求具有更优异性能的高温合(CH98)的发展历程，具有良好发展潜力与应用前景，金，传统镍基高温合金(使用温度极限≤1100℃)已不一直是高温材料研究领域的热点J。能完全胜任当代高性能发动机的要求。粉末高温合金国内粉末高温合金的研究起步较晚，有代表性的是一类重要的高温结构材料，具有中温高强度、晶粒细主要

3、是FGH95及FGH96合金。小、组织性能均匀、屈服强度高和疲劳性能好的特点，2粉末合金的焊接研究进展在航空航天、电力化工及汽车工业得到了重要应用；同时也是制造高推重比发动机涡轮盘的理想材料，其重制造工艺及材料技术的进步使得粉末冶金零部件量轻、使用寿命长。粉末高温合金及其复合材料焊接越来越具有替代传统铸造或轧制部件的潜力。粉末冶金成形是现代航空发动机整体叶盘结构(Blisk)制造的重材料与传统铸造及轧制材料相比，具有更好的合金组分要手段，美国第四代战机F一22及其2003年公布的新及密度可控性，同时具有特殊的优良性能及经济性。粉型军用

4、发动机核心机均采用焊接结构整体叶盘_lJ。末冶金零件对于减轻构件重量、提高零件性能及材料利用率具有重要作用，在能源、动力、航空航天方面具涡轮盘是航空发动机重要的核心热端部件，随着高推重比发动机的发展，对涡轮盘用材的强韧性、疲劳有重要应用。许多零件在使用过程中需要与同种材料及异种材料进行焊接，以便满足特殊的服役需求，性、可靠性等提出了更高的要求。粉末高性能合金已此对粉末冶金材料的焊接性进行研究十分必要。成为推重比8以上高性能发动机的涡轮盘首选材料。粉末冶金零件的焊接性与材料内部存在的孔隙及目前，国内外的研究者对粉末高温合金的制备工材料的

5、相对密度有关，与传统铸造及轧制零件的焊接艺_3J、微观组织性能4J、涡轮盘件制造_6等方面的研不同，从20世纪9O年代至今，粉末冶金零件的焊接研究已取得一定进展，亦有粉末高温合金焊接方面的研究有了重要进展‘。。根据粉末冶金材料相对密度的究发表。大小，可以选择不同的焊接工艺，通过严格控制焊接T1粉末高温合金的研究现状艺参数并选择匹配的焊接填充合金，能有效控制母材的熔合比并降低凝固裂纹的产生，实现粉末合金的焊自20世纪70年代以来，高温合金在飞机发动机接，获得满足一定使用要求的焊缝H控j。随着_r：业技上得到了大量应用。随着飞机发动机性能

6、的提升，粉术的发展及环境能源对于节约材料的要求提高，异种材料焊接组件在满足特殊使用要求的前提下，能达到收稿日期：2011—07—30基金项目：国家自然科学基金资助项目(50874069)；江苏高校优势学科节约材料、环境友好的目的，因此粉末合金异种材料的建设工程资助项目。焊接受到了研究者的高度重视。142012年第3期学兔兔www.xuetutu.com专题综述r缛搭2．1铁基粉末合金焊接观孔洞及焊缝的柱状晶粗化严重，使得接头强度总是目前，高温粉末合金的焊接研究大多是关于铁基低于脉冲TIG焊接头，一定的电弧脉冲频率有利于改粉末合金，对于

7、镍基、钴基粉末合金焊接研究的文献变焊缝组织形态，提高接头强度。稀少。焊接粉末高温合金时，钨极氩弧焊(TIG)由于其印度理工学院Y．Mehta等人采用TIG焊方法良好的工艺参数调节性能(如热输入、焊接速度以及填填充不同焊丝对Fe—P—C粉末合金进行了焊接研究，充合金类型)被研究者广泛应用。接头区无气孔及微观裂纹存在，焊缝中未发现低熔点美国Hoeganaes公司较早的对铁基粉末合金焊接共晶相FeP生成，硬度试验表明焊接热影响区硬度无技术进行了系统研究。根据粉末冶金零件密度的不明显升高现象。同，可以选择不同的焊接方法，低密度(<6．5g／c

8、m)日本Nihon大学Y．Suezawa等人采用电子束焊方法对密度为6．0～7．0g／cm的系列铁基粉末合金进零件通常采用非熔化焊接方法如扩散焊、烧结、粘接及行了焊接试验，电子束焊接后，焊缝形成了非烧结形态钎焊等；中等密