BNi68CrWB钎焊GH648/K42异种高温合金接头的组织与性能
发布时间：2021-08-28 03:29
采用BNi68CrWB钎料粉末对K24和GH648异种高温合金进行钎焊连接,分析了钎焊温度、保温时间、装配间隙等钎焊工艺参数对接头组织和性能的影响规律.结果表明,在钎焊接头可观察到三个特征组织区域:共晶区、等温凝固区和扩散区;钎焊温度过高,接头内部W-Cr-Ni脆性相增多,接头性能下降.保温时间延长可以促进钎料与母材之间元素的扩散,有利于获得均匀的固溶体组织,接头强度提高,但时间过长,性能略有下降.钎焊间隙在0.050.15 mm范围,钎焊温度1 150℃,保温时间30 min所得接头性能较高,约600 MPa.
【文章来源】：焊接学报. 2017,38(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
钎焊装配示意图
108焊接学报第38卷粉镶嵌后进行抛光、腐蚀，在FEIQuanta200F型扫描电镜下观察接头组织，并用其配备的EDS能谱仪进行成分分析．在Instron5569万能试验机上进行接头的拉剪强度测试，每个参数测试5个样品取平均值．2试验结果2．1钎焊温度对钎焊接头组织结构的影响图2是不同钎焊温度下保温10min、装配间隙为0．05mm的钎焊接头界面组织结构，接头由钎缝和两侧母材界面扩散区构成．K24一侧扩散区组织较细小，不易分辨;GH648一侧扩散区则有明显黑色Cr-Ni析出相分布在母材晶界处．钎缝内部主要由A～D相构成，各相成分见表1，A和B灰色相均为镍基固溶体，二者因元素含量不同造成衬度不同，分布于钎缝中间区域的深色相B的Ni，Ti元素含量比A相多，而其Fe，Cr元素含量比A相少，这是钎焊过程中，成分浓度梯度驱使钎料成分逐渐由中间向两侧扩散，而母材向钎料中溶解扩散所致．黑色C相为CrB2，白色D相为W-Cr-Ni化合物．当钎焊温度为1100℃时(图2a)，钎缝中心出现镍基固溶体上连续分布W-Cr-Ni化合物的I区，Ti元素含量较多的镍基固溶体且其上分布少量Cr2B相的II区，及镍基固溶体组成的III区．钎焊温度升到1150℃时(图2b)，W-Cr-Ni化合物呈块状分布在近K24侧钎缝的镍基固溶体上，钎缝中心Ti元素含量高的镍基固溶体比例增大．K24中的Ti元素含量比钎料中的高，随钎焊温度升高，母材中的Ti元素向钎缝中心溶解扩散，使钎缝中Ti元素含量高的镍基固溶体增多．钎焊温度1170℃时，逐渐增多的块状W-Cr-Ni化合物分布靠近GH648侧钎缝的镍基固溶体上，钎缝中心Ti元素含量高的镍基固溶体比例进一步增大，且出现细微的裂纹，见图2c．钎焊温度升高到1200℃时，块状W-Cr-Ni化合物逐渐长大成板条状(图2d)，分布于靠近GH648侧钎缝的镍基固溶体上和钎缝
熘?的液相发生等温凝固而生成的，钎料与母材间元素相互扩散更加充分，化合物比例减小，钎缝中的镍基固溶体比例增加．这一变化趋势对钎焊接头的应力释放，及接头强度的提高将是有利的．继续延长保温时间，共晶区域减小．表1钎缝中不同位置的EDS能谱分析(原子分数，%)Table1EDSresultsofdifferentplacesinbrazingseam成分NiCrWSiTiBFe可能相A72．439．310．986．160．89—3．88(Ni)B82．055．30—1．683．97—1．89(Ni)C1．7163．963．180．350．4920．420．19CrB2D10．5756．7120．302．450．68—1．21W-Cr-Ni图31150℃下保温不同时间所得接头界面组织Fig.3Interfacemicrostructureofjointsbrazedat1150℃fordifferenttime2．3装配间隙对钎焊接头组织结构的影响1150℃保温30min，装配间隙分别为0，0．05和0．15mm的钎焊接头界面组织如图4所示．当装配间隙为0时，见图4a，钎缝全部由镍基固溶体组成，接头组织理想．当装配间隙为0．05mm时，见图3a，除镍基固溶体外、钎缝中心区还出现共晶组织及化合物．当装配间隙继续增加到0.15mm时(图4c)，钎缝中心分布的共晶组织和化合物区域进一步增宽．这是因为装配间隙增大，相同钎焊温度和保温时间下，钎料中的元素无法充分向母材扩散，间隙越大，钎料扩散越不充分，故等温凝固时钎缝中形成的共晶组织、化合物越多，这将对钎焊接头强度是不利的．图41150℃保温30min不同装配间隙接头界面组织Fig.4Interfacemicrostructureofjointsbrazedat1150℃for30minwithdifferentfit-upgap2．4钎焊工艺参数对接头力学性能的影响钎焊接头力学性能与接头界面组织结构密切相关．表2列出了不同钎焊工艺下所得试验件的抗拉强度．
本文编号：3367697
【文章来源】：焊接学报. 2017,38(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
钎焊装配示意图
108焊接学报第38卷粉镶嵌后进行抛光、腐蚀，在FEIQuanta200F型扫描电镜下观察接头组织，并用其配备的EDS能谱仪进行成分分析．在Instron5569万能试验机上进行接头的拉剪强度测试，每个参数测试5个样品取平均值．2试验结果2．1钎焊温度对钎焊接头组织结构的影响图2是不同钎焊温度下保温10min、装配间隙为0．05mm的钎焊接头界面组织结构，接头由钎缝和两侧母材界面扩散区构成．K24一侧扩散区组织较细小，不易分辨;GH648一侧扩散区则有明显黑色Cr-Ni析出相分布在母材晶界处．钎缝内部主要由A～D相构成，各相成分见表1，A和B灰色相均为镍基固溶体，二者因元素含量不同造成衬度不同，分布于钎缝中间区域的深色相B的Ni，Ti元素含量比A相多，而其Fe，Cr元素含量比A相少，这是钎焊过程中，成分浓度梯度驱使钎料成分逐渐由中间向两侧扩散，而母材向钎料中溶解扩散所致．黑色C相为CrB2，白色D相为W-Cr-Ni化合物．当钎焊温度为1100℃时(图2a)，钎缝中心出现镍基固溶体上连续分布W-Cr-Ni化合物的I区，Ti元素含量较多的镍基固溶体且其上分布少量Cr2B相的II区，及镍基固溶体组成的III区．钎焊温度升到1150℃时(图2b)，W-Cr-Ni化合物呈块状分布在近K24侧钎缝的镍基固溶体上，钎缝中心Ti元素含量高的镍基固溶体比例增大．K24中的Ti元素含量比钎料中的高，随钎焊温度升高，母材中的Ti元素向钎缝中心溶解扩散，使钎缝中Ti元素含量高的镍基固溶体增多．钎焊温度1170℃时，逐渐增多的块状W-Cr-Ni化合物分布靠近GH648侧钎缝的镍基固溶体上，钎缝中心Ti元素含量高的镍基固溶体比例进一步增大，且出现细微的裂纹，见图2c．钎焊温度升高到1200℃时，块状W-Cr-Ni化合物逐渐长大成板条状(图2d)，分布于靠近GH648侧钎缝的镍基固溶体上和钎缝
熘?的液相发生等温凝固而生成的，钎料与母材间元素相互扩散更加充分，化合物比例减小，钎缝中的镍基固溶体比例增加．这一变化趋势对钎焊接头的应力释放，及接头强度的提高将是有利的．继续延长保温时间，共晶区域减小．表1钎缝中不同位置的EDS能谱分析(原子分数，%)Table1EDSresultsofdifferentplacesinbrazingseam成分NiCrWSiTiBFe可能相A72．439．310．986．160．89—3．88(Ni)B82．055．30—1．683．97—1．89(Ni)C1．7163．963．180．350．4920．420．19CrB2D10．5756．7120．302．450．68—1．21W-Cr-Ni图31150℃下保温不同时间所得接头界面组织Fig.3Interfacemicrostructureofjointsbrazedat1150℃fordifferenttime2．3装配间隙对钎焊接头组织结构的影响1150℃保温30min，装配间隙分别为0，0．05和0．15mm的钎焊接头界面组织如图4所示．当装配间隙为0时，见图4a，钎缝全部由镍基固溶体组成，接头组织理想．当装配间隙为0．05mm时，见图3a，除镍基固溶体外、钎缝中心区还出现共晶组织及化合物．当装配间隙继续增加到0.15mm时(图4c)，钎缝中心分布的共晶组织和化合物区域进一步增宽．这是因为装配间隙增大，相同钎焊温度和保温时间下，钎料中的元素无法充分向母材扩散，间隙越大，钎料扩散越不充分，故等温凝固时钎缝中形成的共晶组织、化合物越多，这将对钎焊接头强度是不利的．图41150℃保温30min不同装配间隙接头界面组织Fig.4Interfacemicrostructureofjointsbrazedat1150℃for30minwithdifferentfit-upgap2．4钎焊工艺参数对接头力学性能的影响钎焊接头力学性能与接头界面组织结构密切相关．表2列出了不同钎焊工艺下所得试验件的抗拉强度．
本文编号：3367697
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