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不同中间层材料TLP焊FGH97合金及接头凝固行为分析

作　者: 潘林
导　师: 邢丽
学　校: 南昌航空大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 不同中间层材料 TLP焊 FGH97合金凝固行为
分类号: TG454
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

TLP焊是一种采用与钎焊类似的操作方法获得类似扩散焊接头组织的先进连接方法，它综合了钎焊和固相扩散焊优点，在沉淀强化型的镍基高温合金的焊接上拥有很大的优势。本文采用六种中间层材料对FGH97合金进行了TLP焊，研究了中间层材料和工艺参数对接头组织和性能的影响。通过研究BNi68CrWB、BNi82CrSiB中间层TLP焊接的接头组织随保温时间的变化，分析了FGH97合金TLP焊接头的凝固行为。研究结果表明：中间层材料的成分对接头组织有影响；因为Cr、Mo、W为强硼化物形成元素，而Co为非强硼化物形成元素，焊缝中会因过量的Cr、W等元素的存在而形成稳定的硼化物，硼化物的形成使Si元素的偏聚愈加严重；同时抑制了硼在后续保温过程中的扩散，不利于获得单一的镍基固溶体组织。FGH97合金TLP焊焊缝的形成过程是随着保温时间的延长，连续分布于焊缝中央的液态金属逐渐发生等温凝固，形成致密γ固溶体TLP连接接头的过程。等温凝固受降熔元素的扩散和凝固过程中的溶质再分配影响。延长保温时间有利于降熔元素的充分扩散；合金元素的含量较高时，溶质元素的再分配会造成结晶前沿的液相发生元素的富集，从而阻止等温凝固的完成。在BNi68CrWB、BNi82CrSiB、BNi92SiB、A001、A002、A003六种中间层材料中，当连接温度为1150℃时，中间层材料等温凝固的实现由易到难依次为：BNi92SiB、A003、A002、BNi82CrSiB、A001、BNi68CrWB。采用BNi82CrSiB、BNi92SiB、A002和A003作为中间层合金时，在1150℃/6h的工艺参数下均可实现FGH97合金的TLP焊。焊缝中γ′相的尺寸受Al、Ti的扩散充分程度影响。延长保温时间利于接头元素的均匀化，Al、Ti扩散到焊缝的数量逐渐增多，γ′相的尺寸越大。降熔元素在母材中的扩散路径有两种：晶内扩散和晶界扩散。降熔元素在晶界的扩散距离大于晶内的扩散距离；随保温时间的延长，焊缝两侧扩散区的宽度逐渐增大，且有针状、颗粒状和蠕虫状的M₃B₂型硼化物析出，且越远离焊缝，析出相的数量越少。在1150℃/6h的焊接热循环作用下，母材中二次γ′相的数量增加并伴有长大的趋势，一次γ′相有球化的趋势，但对母材显微硬度的影响不大，该工艺参数适合于热等静压态的FGH97合金的TLP焊。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-23
  1.1 课题研究目的及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-21
    1.2.1 粉末高温合金及其连接技术  10-11
    1.2.2 TLP焊及其在粉末高温合金中的应用  11-20
    1.2.3 TLP焊的影响因素  20-21
  1.3 存在的主要问题  21-22
  1.4 研究内容  22-23
第2章试验条件及方法  23-27
  2.1 试验条件  23-25
    2.1.1 试验材料  23-24
    2.1.2 试验设备  24-25
  2.2 试验方法  25-27
    2.2.1 差热分析试验  25
    2.2.2 TLP焊试验  25-26
    2.2.3 接头显微组织观察  26
    2.2.4 接头显微硬度测试  26-27
第3章中间层材料和工艺参数对接头组织形貌的影响  27-52
  3.1 中间层材料的固液相线温度  27-28
  3.2 中间层材料对接头组织形貌的影响  28-32
  3.3 保温时间对接头组织形貌的影响  32-49
    3.3.1 BNi68CrWB中间层TLP焊FGH97 合金  32-37
    3.3.2 BNi82CrSiB中间层TLP焊FGH97 合金  37-45
    3.3.3 BNi92SiB、A001、A002、A003 中间层TLP焊FGH97 合金  45-49
  3.4 焊接热循环对FGH97 合金母材组织的影响  49-50
  3.5 本章小结  50-52
第4章工艺参数对接头显微硬度分布的影响  52-57
  4.1 保温时间对接头显微硬度分布的影响  52-55
  4.2 焊接热循环对母材显微硬度的影响  55-56
  4.3 本章小结  56-57
第5章 FGH97 合金TLP焊接头的凝固行为分析  57-63
  5.1 中间层熔化和液相区增宽  57-58
  5.2 接头的凝固行为  58-62
  5.3 成分均匀化  62
  5.4 本章小结  62-63
第6章结论  63-64
参考文献  64-68
攻读学位期间发表的学术论文  68-69
致谢  69-70

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