一种镍基单晶高温合金TLP接头的微观组织和性能研究

摘要

镍基单晶高温合金具有优异的高温力学性能，瞬态液相（Transient liquid phase,简称 TLP）连接方法是一种适于难以熔焊的高温合金的连接技术。本文分别选用Ni-Cr-B和 Ni-Cr-Si两种合金粉末作为中间层合金对一种镍基单晶高温合金进行TLP连接，研究了连接温度和时间对接头的组织和成分分布的影响，分析了TLP连接过程的等温凝固行为，测试了接头的硬度和剪切性能。
　　Ni-Cr-B中间层合金TLP连接的接头分为三个典型的区域：接头中心的共晶区、位于共晶区两侧的等温凝固区和位于近焊缝处基体中的扩散影响区。在接头中心的共晶区上形成Cr2B+γ和Ni3B+γ两种共晶;等温凝固区为γ镍基固溶体;在扩散区上形成M3B2析出相。随连接温度的升高或连接时间的延长，共晶区上的硼化物相逐渐减少，共晶区逐渐变窄；等温凝固界面由接头两侧向中心生长，等温凝固区逐渐变宽；扩散影响区的硼化物析出相继续长大并向基体内扩散。为避免初熔现象的产生，TLP连接温度和保温时间应在初熔转变界线以下的条件选择。TLP接头在连接时间为2h时，随连接温度的升高接头中心的硬度明显降低；在连接温度为1200℃时， TLP接头随连接时间的延长接头中心硬度略有降低。升高连接温度或延长连接时间有助于提升接头的剪切强度，增加接头的断裂韧性，在1170℃保温30min的条件下TLP接头为脆性解理断裂。
　　Ni-Cr-Si中间层合金TLP连接的接头由两个区域组成：共晶区和等温凝固区，接头中心共晶区上是Ni16Cr6Si7+γ和（Cr，Si）3Ni2Si+γ共晶，而等温凝固区是含Si的镍基固溶体。随连接时间的延长或连接温度的升高，共晶区宽度越窄，等温凝固区宽度越宽，等温凝固进行的越充分。为避免初熔现象的产生，TLP连接温度和保温时间应在初熔转变界线以下的条件选择。TLP接头在连接时间为2h时，随连接温度升高接头中心的硬度明显降低；在1170℃下，TLP接头随连接时间增加接头中心硬度略有降低。升高连接温度或延长连接时间有助于提升接头的剪切强度，增加接头的断裂韧性。在1170℃保温30min的条件下TLP接头为微孔聚集型韧性断裂。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 单晶高温合金的连接方法

1.3 国内外研究现状分析

1.4 本课题的研究目的及意义

1.5 本课题研究内容

第2章 试验材料和实验方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

第3章 Ni-Cr-B系TLP接头组织和性能

3.1 TLP连接接头组织

3.2 工艺参数对接头组织的影响

3.3 工艺参数对等温凝固层宽度的影响

3.4 工艺参数对元素分布的影响

3.5 初熔组织出现的条件

3.6 TLP接头性能的分析

3.7 本章小结

第4章 Ni-Cr-Si系TLP接头的组织和性能

4.1 TLP连接接头组织观察

4.2 工艺参数对接头组织的影响

4.3 工艺参数对等温凝固过程的影响

4.4 工艺参数对元素分布的影响

4.5 基体初熔现象

4.6 TLP接头的性能分析

4.7 本章小结

结论

参考文献

致谢