专利名称：：用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金的中间层合金及制备的制作方法
技术领域：
：本发明涉及镍基高温合M接过程时中间层合金的设计，特别提供了一种用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金的中间层合金及其制备方法。
背景技术：
：瞬态液相连接(Transientliquidphasebonding),简称1LP连接，是一种有效连接高温合金的连接技术。TLP连接工艺的一个重要特色是在被连接的表面之间所放置的中间层合金成分设计及其物理特性。中间层合金必须在低于基体金属熔点的纟鹏下熔化，与基体金属接触但不会受到有害(杂质)的影响。它的成分和数量必须满皿接区域能在连接温度下凝固，并且在化学成分和微观结构上具有与母材相一致的特性。目前，用于高温合錢接的中间层合金主要有下面两种类型。(1)使用主组元和母材的基本金属相同的共晶类合金或相对简单的三元或四元合金，如M-B,Ni-Cr-B,Ni-Cr-P,Ni-Cr-Si-B等o这些中间层合金广泛地用于多种材料的焊接。(2)以现有的镍基高温合金成分作为基本成分，加入降熔点元素以获得具有理想熔点的中间层合金。为了提高接头的均匀性，中间层合金的成分需要合理地接近戶，接的基体金属的合金成分，并加入降熔点元素，以便得到合适的熔化温度。同时要有意地从中间层合金中去掉镍基高温合金基体中通常存在的铝、钛等元素，这些合金元素会使TLP连接过程中形成有害相。接头区中的铝、钛可依靠从母材向接头区的扩散而得到补偿。这种方法可以获得化学成分类似于基材的镍基高熔点中间层合金。
发明内容本发明的目的在于提供一种用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金的中间层合金(Ni-Cr陽Co-W-Mo-Ta画B)及其制备方法，利用这种合金对单晶高温合金TLP连接后，接头的室温和高温拉伸强度以及持久强度均与基体金属相当。本发明的技术方案是一种用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金的Ni-Cr-Co-W-Mo-Ta-B中间层合3金，按质量百分比，化学成分为Cr57%，Co46%，W57%，Mol3%，Ta24%，B3.54%，其余为Ni。所述中间层合金的制备方法，具体步骤如下1、用纯度大于99%wt的镍、铬、钴、鸨、钼、钽以及镍硼合金按所设计的合金成分配料；2、将配置的合金在真空感应炉中熔炼，并将液态合金浇铸成合金锭作为母合金；3、利用超声气体雾化法制备Ni-Cr-Co-W-Mo-Ta-B金属粉末，粒度为30本发明中，镍基中间层合金粉末的熔俗鹏在103(M145"C之间，TLP连接温度至少应高于完全熔化温度3060°C。本发明镍基中间层合金适用于常用镍基单晶高温合金的瞬态液相连接。本发明具有如下优点1、本发明禾佣硼作为降熔点元素，只需少量的硼(4%)即能使镍基中间层合金获得合适的熔化^it，满足TLP连接对中间层合金熔化温度的要求。同时，硼的原子半径很小，扩tfel度高，中间层合金中的硼向母材的快速扩散可使中间层合金与母材之间aii达到成分的均匀化，并且避免在接头中形成有害的第二相。2、本发明禾佣超声气4樣化法制备Ni-Cr-CoW-Mo-Ta-B金属粉末，合金成分均匀。3、本发明用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金后，接头的室温和高温拉伸强度以及持久强度均与基体金属相当。图1为Ni-Cr-Co-W-Mo-Ta-B合金粉的SEM颗粒形貌。图2为Ni-Cr-Co-W-Mo-Ta-B合金粉的XRD谱。图3为Ni-Cr-Co-W-Mo-Ta-B合金粉的差热分析曲线。图4为TLP接头经均匀化处理后接头区i或和基体上/形貌；(a)连接区，(b)基体区。图5为Ni-Cr-Co-W-Mo-Ta-B中间层合金TLP连接后的接头与母材高显和室温拉伸强度比较。具体实施例方式以下通过实例详述本发明用纯度大于99%Wt的镍、铬、钴、钨、钼、钽以及f對朋合金，按所设计的成分配比称量混合后，按质量百分比，化学成分如下Cr6%，Co5%，W6%，Mo2%，Ta3%，B3.8%，其余为Ni。在真空感应炉中熔炼，将液态合金浇铸成约3千克的合金锭作为母合金用于超声气体气体雾化。在超声气体雾化装置中，熔化后的合金液流经雾化喷嘴时，在高压气体撞击下破碎成小液滴，此时小液滴与气体发生热交换，并在随后的飞行过程中凝固成球形成分均匀的合金粉末。选取粒度为3050pm的合金粉末作为实验样品。本实施例的中间层合金，用于瞬态液相连接的镍基单晶高温合，材牌号可以为DD98。雾化后得到的Ni-Cr-Co-W-Mo-Ta-B粉，其颗粒为比较规则的球形，如图1所示。X射线分析分析表明，合金粉末的组成相为M23B6和镍基固溶体Y(图2)。图3为Ni-Cr-Co-W-Mo-Ta-B合金的DTA分析曲线，合金在103(TC开始熔化，在1145X:完全熔化。中间层合金的熔化驗直接关系到连接时所选择的工艺参数，TLP连接温度至少应高于完全熔化温度3060°C。单晶镍基高温合金是f[Ni3(Al,Ti)]沉淀强化合金，/相的形i树合金性能有重要影响。图4为TLP接头经1250。C/16h均匀化处理后接头区域和基体的Y'形貌，由图可见，经过均匀化处理后，接头与基体的/在大小和形态上基本一致。图5为TLP连接后的接头与母材在高温和室纟显下拉伸断裂^it结果，利用中间层合金TLP连接后合金的力学性能如下室温拉伸时，TLP连接试样的断裂强度为1046MPa;母材试样的断裂强度为1020MPa;T40(TC拉伸时，TLP连接试样的断裂强度为1021MPa;母材试样的断裂强度为1045MPa;丁=700"拉伸时，TLP连接试样的断裂强度为1037MPa;母材试样的断裂强度为1073MPa;T二800。C拉伸时，TLP连接试样的断裂强度为1123MPa;母材试样的断裂强度为1171MPa;T—0(TC拉伸时，TLP连接试样的断裂强度为926MPa;母材试样的断裂强度为808MPa。5如表1所示，Ni-Cr-Co-W-Mo-Ta-B中间层合金TLP连接后的接头与母材在101(TC/248MPa下的持久寿命。可以看到，利用Ni-Cr-Co-W-Mo-Ta-B中间层合金TLP连接单晶镍基高温合金后，接头的室温和高温拉伸强度以及持久寿命均与基体金属相当。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、一种用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金的中间层合金，其特征在于，按质量百分比，化学成分为Cr5～7％，Co4～6％，W5～7％，Mo1～3％，Ta2～4％，B3.5～4％，其余为Ni。2、按照权利要求1所述的用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金的中间层合金，其特征在于，按质量百分比计，其较佳的化学成分为Cr6%，Co5%，W6%，Mo2%，Ta3%，B3.8%，其余为Ni。3、一种权利要求1所述的用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金的中间层合金的制备方法，其特征在于，具体步骤如下第一步，用纯度大于99%wt的镍、铬、钴、鸭、钼、钽以及働朋合金按所设计的合金成分配茅斗；第二步，将配置的合金在真空感应炉中熔炼，并将液态合金浇铸成合金锭作为母合金；第三步，利用超声气体雾化法制备Ni-OCo-W-Mo-Ta-B金属粉末，粒度为3050jim。4、按照权利要求3所述的用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金的中间层合金的制备方法，其特征在于金属粉末为球形，成分均匀。5、按照权利要求3戶服的用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金的中间层合金的制备方法，其特征在于金属粉末的熔化温度在10301145"C之间，瞬态液相连接温度至少应高于完^^熔化，3060°C。全文摘要本发明涉及用于连接技术的中间层合金的设计，特别提供了一种用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金的中间层合金及其制备方法，主要用于镍基单晶高温合金的瞬态液相连接。该中间层合金含Ni、Cr、Co、W、Mo、Ta、B等元素，采用真空感应炉中熔炼母合金；采用超声气体雾化法制备成镍基合金粉。本发明中的硼元素是作为降熔点元素加入中间层合金的，以使合金获得合适的熔化温度。将本发明中的新型镍基中间层合金用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金后，接头的拉伸强度和持久强度与基体金属相当，该中间层合金具有实用价值。文档编号C22C1/05GK101497953SQ20081001028公开日2009年8月5日申请日期2008年1月30日优先权日2008年1月30日发明者常新春,文李,义郭,涛金申请人:中国科学院金属研究所