粉末高温合金FGH96惯性摩擦焊接头室温疲劳裂纹扩展速率测试与分析

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1、焊接接头组织和性能MICROSTRUCTUREANDPROPERTYOFWELDINGJOINT粉末高温合金FGH96惯性摩擦焊接头室温疲劳裂纹扩展速率测试与分析TestingandAnalysisofRateofFatigueCrackPropagationofP/MSuperalloyFGH96InertiaFrictionWeldingJoint中航工业北京航空制造工程研究所航空焊接与连接技术航空科技重点实验室　何胜春　廖云建　张田仓北京航空航天大学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　杨　美　吴素君　　　　[摘要]FGH96是采用损伤容限

2、设计思想研制发动机涡轮盘等重要构件的最佳材料。我国从20世纪的新型粉末高温合金，是满足高推比、高燃效发动机使70年代开始着手研制粉末高温合金，第二代FGH96与用要求的涡轮盘、环形件和其他热端部件的理想材料。FGH95相比，提高了Ti、Cr、Co、W、Mo的含量，降低了FGH96惯性摩擦焊接头的细晶组织对裂纹扩展的阻碍Al、Nb、C的含量，从而降低γ′相和碳化物的含量，降作用使得其裂纹扩展速率小于母材。母材和接头断裂低了合金的强度。W和Co含量的增加可以有效提高合路径均为穿晶断裂。金的热强性；Cr含量的增加可以提高合金的抗氧化性；关键词：粉末高温合金惯性摩擦焊

3、疲劳裂纹扩加入Ce后净化了晶界，提高了晶界的强韧化效果，使展速率FGH96成为满足当今高推比发动机使用要求的涡轮盘、[ABSTRACT]P/MpowdersuperalloyFGH96is环形件和其他热端部件的关键材料。thelate-modelsuperalloydesignedbythemethodofdam-惯性摩擦焊是利用工件接触端面相对运动中摩擦agetolerance.FGH96isakindofperfectmaterialfor产生热，使摩擦界面达到热塑性状态，然后迅速顶锻完turbinedisk,loop-formingelementando

4、thercomponents成焊接的一种固相焊接方法。由于惯性摩擦焊工艺参assemblyofhotendtomeetthechallengeofhighthrust-数少，焊接质量稳定，因而成为民用航空发动机转子高weightratioandhighefficiencyaircraftengine.Therateof温合金部件的主要焊接工艺。本文对FGH96摩擦焊焊fatiguecrackpropagationofinertiafrictionweldingjoint接接头室温疲劳裂纹扩展速率进行测试和分析，为粉末isslowerthanthematrixb

5、ecauseoffinegrain.Thedimple高温合金摩擦焊的工程应用提供可靠的依据。ofthejointisalsolessthanthematrix.Thefracturepathsofjointandmatrixaretranscrystallinefracture.1试验材料Keywords:P/MsuperalloyInertiafrictionweld-FGH96合金是镍基γ′相沉淀强化型粉末冶金ingRateoffatiguecrackpropagation高温合金，基体为γ固溶体，基体中主要强化相γ′DOI:10.16080/j.iss

6、n1671-833x.2015.11.077的体积分数约占33%~36%，γ′相完全固溶温度为1120~1130℃，析出温度为1030~1090℃，FGH96合金化随着航空发动机设计与服役条件要求的不断提高，学成分如表1所示。作为飞机发动机核心热端部件之一的涡轮盘，其使用的材料的性能要求也更加苛刻。同其他高温合金材料相2裂纹扩展速率试验比，由于粉末高温合金具有组织均匀、晶粒细小、合金化FGH96粉末高温合金裂纹扩展速率测试程度高、静强度及疲劳性能良好等特点，成为了国内外采用3点弯曲试样，焊缝和母材试样规格为表1粉末高温合金FGH96的化学成分（质量分数）%Cr

7、CoWMoTaNbALTiZrSiCe15.5~16.512.5~13.53.8~4.23.8~4.2<0.20.6~1.02.0~2.43.5~3.90.025~0.05<0.20.01FeMnNOHCSPBNi<0.5<0.15≤0.005≤0.007<0.0010.02~0.050.0150.0150.015~0.06Bal77航空制造技术·2015年第11期焊接接头组织和性能MICROSTRUCTUREANDPROPERTYOFWELDINGJOINT80mm×21mm×7mm，用半径不超过0.15mm以及钼丝看到韧窝。线切割起始缺口，切口根部半径不超

8、过0.2mm。燕尾槽内置刀口便于引伸计