GH产品概述GH是以钨、钼固溶强化并用硼、铈、锆强化晶界的镍基合金，具有高的塑性，较高的持久蠕变强度以及良好的抗氧化性和冲压、焊接等性能。其综合性能优于GH和GH等同类镍基固溶合金。适合制造在℃下长期工作的航空发动机的燃烧室火焰筒、加力燃烧室壳体、调节片及其他高温零、部件，主要产品为冷轧薄板，也可供应热轧板、棒材、锻件、丝材和管材。TLP扩散焊技术发展很快，至今在理论研究上也取得了很大的进展，已由最初的二元相图进行解释发展为使用动力学和热力学进行建模和模拟。实现等温凝固是TLP扩散焊的关键，但是由于不同的材料具有不同的物理及化学性能，在等温凝固过程中会发生极为复杂的扩散反应，导致当前的等温凝固的理论研究对实际的TLP扩散焊生产仍然起不到很好的指导作用。本章的主要内容是在前面进行的一系列试验的基础之上，结合相关理论对IC10单晶合金与GH高温合金TLP扩散焊接头界面形成机理进行分析。IC10/GHTLP扩散焊接头界面形成过程IC10单晶合金与GH高温合金的TLP扩散焊过程分为以下四个阶段，即：中间层熔化、中间层液相的扩展、等温凝固以及最后的成分均匀化。本文就根据上述四个阶段对IC10单晶合金与GH高温合金TLP扩散焊接头界面形成过程展开详细分析。中间层熔化对于第一阶段，随着焊接温度的升高，在中间层熔化之前，中间层与IC10单晶合金及GH高温合金母材之间已经发生了降熔元素的扩散，主要是B元素的扩散，这是由于B原子较小，易发生扩散。当焊接温度升高到中间层熔点的时候，中间层液相开始熔化。由于中间层熔化之前已经发生了降熔元素的扩散，导致中间层靠近两侧母材的部分降熔元素含量较低，熔点相对较高，故熔化首先发生在中间层的中间位置。随着焊接温度的继续升高，液相向两侧母材不断扩展，最后全部熔化。图5-1给出了此阶段的示意图。中间层液相的扩展当中间层实现完全熔化之后，便进入TLP扩散焊的第二阶段：中间层液相的扩展。这个阶段的主要现象是液相区宽度增大，即固液界面向两侧母材方向发生移动。液态中间层中的降熔元素B和Si由于浓度差提供的驱动力向向IC10单晶合金与GH高温合金母材中大量扩散，但是由于降熔元素B和Si在液相中的扩散速率大于在固相中的扩散速率，这就会导致降熔元素在固液相界面附近的富集，这些降熔元素在固液相界面处的富集直接导致了固液相界面处的母材熔点降低并发生熔化，固液相界面向两侧母材移动，液相区宽度增大，与此同时，扩散进入母材中的B和Si则会与母材中的合金元素发生化学反应，在母材中析出一些化合物相。但是由于中间层中的降熔元素含量是固定的，随着扩散过程的不断进行，液态中间层中降熔元素的浓度梯度不断下降，扩散所需的驱动力逐渐减小，直到最后达到平衡，母材不再熔化。此时中间层液相扩展过程结束，液态中间层的宽度达到最大值。图5-2给出了此阶段的示意图。由之前的试验结果可知，GH高温合金一侧DZ区的析出相为硼化物，IC10单晶合金一侧DZ区的析出相为硅化物和硼化物。分析认为，硅化物只在IC10单晶一侧DZ区析出与Si元素选择性向IC10单晶合金一侧大量扩散有关。关于硼化物的形成与扩散等问题，业界学者存在较多争议。在之前的试验中可以观察到，在℃/2h及℃/2h的参数下，IC10/BNi2/GH接头中GH高温合金一侧的DZ区可以观察到富Cr的硼化物，但是在℃/2h及℃/2h的参数下，却没有观察到Cr的硼化物，这个现象可用以下机制进行解释。在熔化过程结束之前，降熔元素B已经向母材中发生显著的扩散，当降熔元素B在母材中的浓度超过其在母材中的溶解度时，就会在母材中形成并析出这些化合物相，这些析出的化合物在之后长时间的等温过程中会发生扩散，在形貌上变小，甚至消除。这种机制解释了GH母材一侧DZ区硼化物的形成与消失。GH化学成分CrNiWMoAlTi19-22.0余量7.5-9.-9.00.40-0..4-0.8FeCMnSiPS≤0.20≤0.05≤0.50≤0.80≤0.≤0.图5-3为℃/2h参数下使用BNi2中间层TLP扩散焊IC10单晶合金与GH高温合金获得的接头组织，由图可以看出，接头中某些晶粒是由两部分组成的，即GH高温合金一侧DZ区存在较多析出相的镍基固溶体（A）和ISZ区的镍基固溶体（B）。分析可知，这种现象的发生就是由中间层液相的扩展造成的。随着液相区的扩展，晶粒不断被熔化掉，当液相区扩展结束时，晶粒未被完全融化，在之后的凝固过程中，液态金属依附在未熔化的晶粒上形核，向焊缝中央进行生长，最终形成这样半熔化的晶粒。同样，在紧挨IC10单晶合金一侧DZ区的ISZ区出现一个长条状的晶粒（C），其形成原因同样可以用中间层液相的扩展进行解释。GH应用领域?航空发动机燃烧室火焰筒、加力燃烧室壳体、调节片?燃气轮机燃烧室的结构件?涡轮发动机燃烧室零部件?加力燃烧室零部件?航空发动机主燃烧室、加力燃烧室?航空发动机焊接结构件?发动机安装边、导管?导向叶片零部件

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