TLP连接过程中DD407镍基单晶液化规律研究

发布时间：2017-07-07 13:30

  本文关键词：TLP连接过程中DD407镍基单晶液化规律研究

  更多相关文章： 镍基单晶高温合金 TLP 微观组织 母材液化 液化机制

【摘要】：镍基单晶高温合金在高温下具有优良的综合性能,是航空发动机涡轮叶片的主要材料,对于单晶复杂叶片的制造,单凭铸造技术变得相当困难,必然涉及到单晶材料的连接问题,目前常用的连接方法是高温钎焊和瞬间液相扩散焊(TLP扩散焊)。钎焊所得接头性能、很难满足航空工业对于更高性能的要求;TLP连接接头中降熔元素残留影响其高温性能。为了得到性能更好的接头,提出了过渡液相辅助固相连接复合技术,母材液化的规律是该技术实现的前提。本文选用BNi9、BNi5两种不同的中间层,对DD407镍基单晶高温合金进行过渡液相扩散连接。通过研究不同工艺参数条件下的母材液化区横截面形貌特征,分析工艺参数对液化区宽度的影响;同时研究了不同工艺条件下的界面组织特征及成分分布情况;通过对比分析上述两种中间层对母材的液化效果,综合分析了母材液化规律。采用BNi9中间层合金TLP扩散连接DD407镍基单晶高温合金。结果表明,母材液化宽度随着加热温度的升高而增加,母材液化宽度在1150℃达到最大值60.7μm,过高的加热温度使得液相很快等温凝固;保温时间的增加使母材液化宽度增加,保温1min时,母材液化程度最大;中间层合金厚度越大,母材的液化宽度越大,与加热温度和保温时间相比,中间层合金厚度对母材液化宽度的影响相对较小。界面的组织主要由反应液化层和中间层固溶体组成。BNi5中间层合金连接DD407镍基单晶高温合金,工艺参数对母材表面液化规律如下:温度升高会促进母材液化,温度升高到1160℃时,母材液化宽度为28.5μm,母材向中间层合金液化界面平整;母材液化宽度随中间层厚度增加而增大,中间层厚度150μm时,母材液化宽度达到最大值55.5μm。对比分析两种中间层材料对母材表面液化的影响,发现BNi9对母材的液化效果优于BNi5,前者具有明显的界面反应层,后者具有明显的强化相残留区。BNi9的液化机制是通过降熔元素B向母材扩散,扩散区的熔点降低而使得母材液化。而BNi5的液化机制则是中间层中的共晶元素Si与母材相互作用,形成低熔共晶,使得母材液化。综合分析DD407镍基单晶表面液化的规律,归纳其影响因素主要有:降熔元素的种类、加热温度、保温时间、中间层材料的量,等等。
【关键词】：镍基单晶高温合金 TLP 微观组织 母材液化 液化机制
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG454
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 选题的依据、目的及意义8-9
• 1.2 镍基单晶高温合金连接研究现状9-10
• 1.2.1 镍基单晶高温合金的钎焊连接9
• 1.2.2 镍基单晶高温合金的TLP连接9-10
• 1.3 关于母材表面形成液相的国内外研究现状10-17
• 1.3.1 TLP扩散连接中母材液化现象研究现状11-15
• 1.3.2 钎焊过程中母材溶解现象研究现状15-17
• 1.4 本课题研究的主要内容17-18
• 第2章 试验条件及方法18-23
• 2.1 试验材料18-20
• 2.1.1 母材18-19
• 2.1.2 中间层合金19-20
• 2.2 试验设备及方法20-23
• 2.2.1 试验设备20
• 2.2.2 试验前准备20-21
• 2.2.3 微观组织分析21-22
• 2.2.4 母材液化宽度计算22-23
• 第3章 TLP连接过程中BNi9中间层合金对母材液化的影响23-37
• 3.1 引言23
• 3.2 加热温度对母材液化的影响23-29
• 3.2.1 加热温度对母材液化宽度的影响23-25
• 3.2.2 加热温度对母材液化界面微观组织及成分分布的影响25-29
• 3.3 保温时间对母材液化的影响29-32
• 3.3.1 保温时间对母材液化宽度的影响29
• 3.3.2 保温时间对母材液化界面微观组织及成分分布的影响29-32
• 3.4 中间层厚度对母材液化的影响32-36
• 3.4.1 中间层厚度对母材液化宽度的影响32-34
• 3.4.2 中间层厚度对母材液化界面微观组织及成分分布的影响34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 TLP连接过程中BNi5中间层合金对母材液化的影响37-46
• 4.1 引言37
• 4.2 加热温度对母材液化的影响37-40
• 4.3 中间层厚度对母材液化的影响40-45
• 4.3.1 中间层厚度对母材液化宽度的影响40-41
• 4.3.2 中间层厚度对母材液化界面微观组织、成分分布的影响41-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第5章 液化区形成及宽化过程分析46-53
• 5.1 引言46
• 5.2 中间层降熔元素与母材的相互作用46-47
• 5.3 液化区形成及宽化过程分析47-48
• 5.4 不同中间层合金对母材液化的作用机制48-50
• 5.5 影响母材液化的主要因素50-52
• 5.5.1 加热温度50-51
• 5.5.2 保温时间51-52
• 5.5.3 中间层合金厚度52
• 5.5.4 降熔元素种类52
• 5.6 本章小结52-53
• 第6章 结论53-54
• 参考文献54-58
• 硕士学位期间发表的学术论文58-59
• 致谢59-60

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8 黄源s，

本文编号：530431