DD3合金TLP扩散焊等温凝固过程研究

１ ｍ ｎ ３ ｍｉ， ｈ和 ２ ０ ｉ ，０ ｎ １ ｈ进 行 Ｄ ３合 金 扩 散 连 接 等 Ｄ
温凝 固实 验 。装 配 时 在试 样 中 间 夹 两 层 中 间 层 合
及 设备 条件 要 求 那 么高 。因 此 ， 一 种 非 常适 合 于 是
高 温合 金 的连 接 方法 。 目前 ， 国外 已 有该 方 法 的实 际应 用 并 取 得 了 良好 效 果 ’ ， 单 晶合 金 的 Ｔ Ｐ 在 Ｌ 扩 散焊 研究 中也 取得 了一 定进 展 。
第 ３ 卷 第 ６期 １
２１ ０ １年 １ ２月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ． １３１， Ｎｏ ．６ Ｄｅ ｅ ｅ ｍｂｅ ２ ｒ ０１ １
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＥＲＯＮＡＵＴＩ ＣＡＬ ＡＴＥＲＩ Ｍ ＡＬＳ
Ｄ ３合 金 Ｔ Ｐ扩 散 焊等 温 凝 固过 程研 究 Ｄ Ｌ
李 晓红 叶 雷 钟 群 鹏 曹 春 晓 熊华 平 ， ， ， ，
（ ．北 京 航 空 材 料 研 究 院 ， 京 １ ０ ９ ； ．北 京 航 空 航 天 大 学 ， 京 １ ０ １ １ １ 北 ０ ０５ ２ 北 ００９ ）
摘 要 ：采 用 一 种 含 Ｂ中 间 层 合 金 在 不 同温 度 下 保 温 不 同 时 间 Ｔ Ｐ连 接 Ｄ ３高 温 合 金 。观 察 不 同 连 接 规 范 下 的 焊 Ｌ Ｄ 缝 组 织 并 测 定 了焊 缝 中 央共 晶 区 域 的 宽 度 。研 究 发 现 ， 缝 中 央 共 晶 宽 度 与 保 温 时 间 的 １２次 方 成 反 比。 由此 推 焊 ／ 算 出 １５ ￣ １０ ￣ １０Ｃ，２０Ｃ和 １５ ￣ 接 温 度 下 等 温 凝 固完 成 所 需 时 间 分 别 不 超 过 ３ ，ｈ和 １ 。通 过 建 立 扩 散 模 型 并 利 ２ ０பைடு நூலகம்连 ｈ２ ｈ 用 菲 克 第 二 定 律 的误 差 函数 解 ， 别 根 据 Ｎ — 分 ｉ Ｂ和 Ｄ ３Ｂ模 拟 相 图 ， 算 了不 同连 接 温 度 下 焊 缝 完 成 等 温 凝 固 所 需 Ｄ一 计
高温 合金 由于其 良好 的高 温性能 而被 广泛 应用 于航 空发 动 机 热 端 部 件 如 涡 轮 工 作 叶 片 和 导 向 叶 片 。随着航 空 科学 技 术 的发 展 ， 动 机 性 能要 求 越 发
代 单 晶高温 合金 ’ ， 其成 分 较简单 ， 含 稀缺 贵 重 不 元 素 ， 本较 低 ， 高 温性 能 良好 ， 成 中、 力学 性能 与 国外
要 的 时 间 。计 算 结 果 表 明对 于给 定 的 连接 系 统 ， 在 一 个 连接 温度 的 最 佳 值 ， 该 温 度 下 ， 缝 等 温 凝 固完 成 所 需 存 在 焊
的 时 间 最 短 。结 果 表 明 ， 于 Ｄ ３ 金 的 Ｔ Ｐ扩 散 焊 ， 用 １５ ℃ 的 连 接 温 度 比较 合 适 。 对 Ｄ 合 Ｌ 采 ２０ 关 键 词 ：瞬 间 液 相 扩 散 焊 ； 温 凝 固 ； 型 等 模
气 强制 冷却 以进一 步 提 高 冷 却效 率 ， 而进 一 步 提 从 高 发 动机性 能 。对 于 这 种 复 杂 空 心结 构 ， 凭 铸 造 仅
技 术难 以实现 ， 焊 或 过 渡 液 相 （ Ｌ ） 散 焊 是 制 钎 ＴＰ 扩 造 空 心汽冷 叶片 的关 键 技术 之一 。Ｔ Ｐ扩 散 焊综 合 Ｌ
ＤＯＩ １ ． ９ ９ ｊｉｓ ． ０ ５５ ５ ． ０ １ ６ ０ ：０ ３ ６ ／ ．ｓｎ １ ０ —０ ３ ２ １ ． ． ０１
中 图 分 类 号 ： ２ ３ Ｖ １． Ｖ ２ ； ２５ ５
文 献标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１ ０ —０ ３ ２ １ ） ６ ０ １ ６ ０ ５５ ５ （ ０ １ ０ － ０ － ０ ０
了钎焊 和 固相 扩散 焊 二 者 的 优 点 ， 与钎 焊 的 区别 其
在 于该 方法 实 现 了等 温 凝 固 ， 成 的 接 头组 织 性 能 形
与 固相 扩散 焊类 似 ， 像 钎 焊 接 头 与 基体 有 较 大 的 不
差 异 。 同时工 艺简 单 ， 像 固相 扩 散 焊对 焊 前 准 备 不
第 一代单 晶合 金 Ｐ ＷＡ１８ ４ ０相 当。合 金 还 具有 优 越 的抗 热 疲 劳 性 能 ， 织 稳 定 性 好 ， 合 于 制 作 组 适
１ ４ ℃ 以下工 作 的燃 气 涡 轮 转 子 叶 片 和 在 １０ ｏ ００ １ ０Ｃ 以下工作 的导 向叶片 。本研 究 采用 自制 中 间层 合 金 对 Ｄ ３合金 进行 不 同温度 下 的 Ｔ Ｐ扩 散焊 ， 对 其 Ｄ Ｌ 并 等 温凝 固过 程进行 了研究 。
来 越 高 ， 制造 叶 片用 高温 合 金 的耐 热 性 等性 能 的 对 要 求 也相应 提 高 。单 晶高 温 合 金 由 于没 有 晶界 ， 且 通 过 提高合 金 固 溶 温 度 及 去 除 ｃ， Ｚ ， ｆ 会 降 Ｂ， ｒ Ｈ 等 低 合金 初熔 点 的元 素等 方法使 其 高温 性能 明显 好 于
普 通铸 造 高温 合金 ， 目前 最 优 越 的 涡 轮 叶 片用 材 是 料 。 同时在 叶 片 的结 构 设 计 上 采 取 了 在 叶 片 内 部 制造 复 杂 内部冷 却 通 道 的空 心结 构 ， 以 高压 空 通
１ 实验 材 料及 方 法
实验 用母 材 为 Ｄ ３高 温合 金 ， 主要 成 分 见 表 Ｄ 其
１ Ｌ 。Ｔ Ｐ扩 散 连接用 中间层合 金 Ｄ Ｆ为 在 Ｄ ３合金 １ Ｄ 成分 基础 上 去除 Ａ ，ｉ ｌＴ 元素 后再 加 上 一定 量 的 降熔 元 素 Ｂ制成 的箔 状带 材 ， 厚度 约 为 ２ ｉ 其 ０ｘ ｍ。 在 １ ５ ℃ ， ２ ０Ｃ和 １ ５ ｏ ０ １ １０ ｏ ２ ０Ｃ分 别 保 温 ５ ｎ ｍｉ ，