ICIO合金TLP扩散焊技术

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1、年赓滗坛WeldingTechnologiesforAviationIndustry—。—l，钐．．—：：：：二三二i：：．。EQ8女△d—Q￡I目E!E△B一——ICIO合金TLP扩散焊技术TLPDiffusionWeldingTechnologyofICl0AHoy中航工业北京航空制造工程研究所侯金保吴松滕俊飞魏友辉中国人民解放军驻黎阳机械公司军事代表室赵科中航工业贵州新艺机械厂雷强侯金保研究员，主要从事新材料和新结构的钎焊与扩散焊技术研究和新焊料设计研制。申报国防专利4项．曾获国防科技进步三等奖、部科技进步二等奖和三等奖。航空科学技术的发展，促使

2、航空发动机性能不断提高，具体体现在航空发动机朝高温、轻量化方向发展。目前用于制造航空发动机热端部件的高温合金无法满足高推比发动机耐温性能的要求，于是开展了Ninl基金属问化合物材料等新型高温材料的研究。由于Ni4l金属问化合物原子的长程有序结构和原子间金属键及共价键共存“1，使其具有熔点98航空制造技术·2011年第23／24期本文针对Nj。Al基合金ICl0进行过渡液相扩散焊技术研究，研制专用中间层，分析接头组织变化规律及其与接头强度的关系，实现TLP扩散焊技术在ICl0合金导向叶片的工程应用。高、密度小、抗氧化性好和耐温强度高等特性，在高性能航空发

3、动机中有很好的应用前景。微量硼元素可显著提高Ninl的室温塑性，采用7相可使Ni3AI的强度和韧性同时提高，高熔点元素Mo、Co、W、Ta等可对y相和77相起同溶强化作用12-31，现在研制出的Ni4l基双相合金性能显著提高，达到了飞机发动机应用要求。如美国的NX一188、WAZ一20、ICl63、1C164、IC72；俄罗斯的BKHA一4已用于武装直升机”4I；我国研制的IC6合金用于某型发动机二级涡轮导向叶片．Iclo合金将用于高推比发动机组联式涡轮导向叶片。本文针对Ninl基合金ICl0进行过渡液相(TransientLiquidPhase．TL

4、P)扩散焊技术⋯研究，研制专用中间层，分析接头组织变化规律及其与接头强度的关系，实现TLP扩散焊技术在ICIO合金导向叶片的T程应用。试验材料及方法选择1试验材料试验材料选用N-，Al基合金ICIO，并采用定向凝固方法铸造，ICl0合金的名义化学成分如表1所永。铸态Icl0合金主要由y相及7’相组成，在枝晶间的y’相大多为0．1m3“m的立方体形和尺寸大于10¨m的大块不规则形，枝晶干的y7相尺寸为l～3¨nl的不规则形和0．1-,-0．3Hm的立方体形，7相呈网状表1ICl0台金的主要化学成分一m。一。“，一。一一。，一。航空焊接技术分布T-y’周同

5、，厚度约o．oI～0．2LLIll，经1260±10℃／2h，油冷或宅冷条件的均匀化处理后．枝品问y’相为0,3～0．5LLl31的立方体形，枝品十的77相为1～3¨n1的立方体形，y卡¨呈网状分布于7’相周围，即，’+y双相网状组织。均匀化处理后的ICl0合金y’相含量约70％～80％，7相约20％～30％，以及少量硼化物和碳化物，其高温持久性能如表2所示。2试验方法选择Ni扭l属于L12型结构，有叫显的室温脆性，即使采用B元素提高合金的室温塑性，采Ⅲy相进行强韧化．Ni3A1合金的室温塑性和普通金属材料相比差距仍很大。国内外有关N·。Al合金EBW

6、、LBW、TIG等问层合金，进行琏接试验，分析接头组织、力学性能，优化连接T艺和中间层合金。试样制备和TLP焊工艺试验1试样制备Ni4I基合金lclo硬度高，普通刀具难以皿I工，原材料有板材和棒材两种形式，用线切割和磨削方法将原村料加上成焊前试样；采1L}j储能点焊斤法将待焊试样用高温合金片固定，用o．04ram厚的金属片支撑焊接面两侧以控制焊缝间隙．焊接而周同添加粉末中间层焊料；TLP扩散焊后再按GB／T43392006标准测试高温拉伸性能，按GB／T20391997标准测试高温持久性能，表2ICl0合金的持久性能熔焊研究表明17-。1,接头的熔化区

7、和热影响区中容易出现凝固裂纹和应变时效裂纹．尽管采用工艺方法口f以减少裂纹，但不能消除裂纹。这说明NisAl合金的熔焊性能很差，应采用Nj，A1基体水熔化的连接方法。TLP扩散焊ml是结合钎焊和同相扩散焊二者优点彤成的新型连接方法，其原理是将与基体材料相肛配的中间层台金置于连接面，在连接温度下中间层形成液相填充连接间隙，Ih于原子的扩散，液相埘母材有适量溶解，然后液相凝固．获得和母材相近的组织，再进行扩散处理，使接头成分、组织和母材相近，得到高性能的连接接头。国外采用TLP扩散焊技术制造Fll9发动机的单晶对开叶片和MA956合金多}L层板结构等，该技

8、术已广泛用于镍基、铁基、钴基及氧化物弥散强化高温合金的连接。对Ni41基合金Icl0采用TLP