专利名称：用于tlp焊接dd6镍基单晶高温合金的中间层合金及制备方法
技术领域：
本发明属于焊接材料技术领域，涉及一种用于TLP方法焊接DD6镍基单晶高温合金的中间层合金，本发明还涉及该中间层合金的制备方法。
背景技术：
镍基单晶高温合金具有良好的热稳定性、热强性和高温组织稳定性能，已成为航空、航天发动机涡轮叶片的关键材料。基于散热及节能考虑，航空发动机涡轮叶片常设计成中空结构，这种复杂结构的制造不可避免地涉及到焊接问题。DD6是中国制造的第二代镍基单晶高温合金。DD6高温合金熔化焊易产生焊缝热裂纹，钎焊接头强度低下。过渡液相扩散焊接方法(Transient Liquid Phase Diffusion Bonding,简称TLP方法焊接)，既兼顾钎焊工艺的便捷性，又具有熔焊的高性能冶金结合特点，是合适的镍基单晶高温合金的焊接方法。除却焊接工艺因素之外，中间层合金的成分及其使用形式对TLP焊接头组织及焊接质量具有重要影响。依据DD6单晶化学成分及性能匹配性要求，设计中间层合金成分，制备合金箔材，并将其用于DD6单晶高温合金的TLP焊工艺中，对提高航空发动机涡轮叶片的质量性能具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于TLP方法焊接DD6镍基单晶高温合金的中间层合金，该种中间层合金具有优良的强度、韧性及耐腐蚀性，而且固相线与液相线温差较小，与母材性能匹配性良好，易于获得单晶态的焊接接头。本发明的另一目的在于提供一种上述中间层合金的制备方法。本发明采用的技术方案是，我最后写本发明采用的另一技术方案是，我最后写本发明的中间层合金，具有优良的强度、韧性及耐腐蚀性等综合性能，而且固相线与液相线温差较小，与母材性能匹配性良好，易于获得单晶态的焊接接头；中间层合金柔韧性能好，便于加工和装配。该中间层合金的制备方法步骤简单，容易操作，制作成本低。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行详细说明。本发明的用于TLP方法焊接DD6镍基单晶高温合金的中间层合金，按原子百分比由以下组分组成总的百分比为100%，总的百分比为100%，其中B为3% -3.6%, Co为 3% -4. 5%, Cr 为 -2%、W 为 2. 5% -4%, Al 为 1. 5% -3%, Mo 为 1. 5% _3%，余量为Ni。在本发明的中间层合金成分中，各组分及含量限定理由是欲获得组织及性能与母材金属相匹配的焊接接头，中间层合金所含的元素种类应与母材成分相似或相近。TLP焊DD6单晶用中间层合金中含有W、Cr、Co、Mo和Al等元素。 除此之外，TLP焊过程的顺利进行须以元素的扩散为前提，中间层合金中的降熔元素须具备扩散速度快的特性。硼原子半径小，其扩散速度快。除了降熔作用，其还是主要的扩散元素。合金元素含量的确定，除了满足焊缝与母材等强性匹配要求之外，还应考虑合金元素与降熔、扩散元素之间的相互作用。合金元素是否形成硼化物以及形成硼化物的稳定性是确定合金元素含量的关键。本发明前述的中间层合金的制备方法，按照以下步骤实施，步骤A、利用超高真空电弧炉熔配中间母合金Al、按原子百分比称量好以下各高纯金属总的百分比为100%，其中B为 3 % -3. 6 %、Co 为 3 % -4. 5 %、Cr 为 1 % -2 %、W 为 2. 5 % -4 %、Al 为 1. 5 % -3 %、Mo 为 1.5% -3%，余量为Ni，所有各高纯金属的纯度均高于99. 99% ；再用硼酐将称量好的各种高纯金属分别进行净化处理；A2、将步骤Al净化处理好的Ni均分为三份，每份Ni与其他高纯金属分别按照 Ni-Co-Cr, Ni-Al, Ni-B-W的组合分组进行熔配，得到三组中间过渡合金；A3、将步骤A2得到的三组中间过渡合金放在一起进行二次熔配，得到中间母合
^^ ；步骤B、应用单辊快速凝固装置，将辊轮线速度控制在5-lOm/s，将步骤A3得到的中间母合金制备成箔材，得到厚度为30-80 μ m，宽为5-8mm，长为1- !的中间层合金箔材。用本发明的中间层合金箔材，通过TLP方法焊接DD6镍基单晶高温合金试样，先将中间层合金箔材置于两个待焊DD6母材之间，两个DD6试样的晶体生长位向必须一致， 且接头装配位置严格垂直于母材单晶生长方向；然后按照TLP焊方法对装配好了的接头进行加热、保温和缓冷，从而实现DD6镍基单晶高温合金之间的连接，DD6镍基单晶高温合金的TLP焊接工艺参数为焊接温度1200°C，保温时间4-8h，焊接压力0. 2-0. 5MPa，真空度5X 10_2Pa。加热规范为以10°C /min的升温速度加热至1000°C，保温30min ；焊接温度 1200°C，保温到设定温度后随炉冷却至室温。使用本发明的中间层合金箔材进行DD6单晶高温合金的TLP连接，与现有工艺操作条件相似，工艺简单，操作方便。下表1中列举了具体实施例1-5中的各个组分含量。表1实施例1-5中的各个组分含量表
权利要求
1.一种用于TLP方法焊接DD6镍基单晶高温合金的中间层合金，其特征在于按原子百分比由以下组分组成总的百分比为100%，其中B为3% -3. 6%、Co为3% -4. 5%、Cr 为 -2%、W 为 2. 5% -4%, Al 为 1. 5% -3%、Mo 为 1. 5% _3%，余量为 Ni。
2.—种权利要求1所述的中间层合金的制备方法，其特征在于该方法按照以下步骤实施，步骤A、利用真空电弧炉熔配母合金Al、按以下原子百分比称量以下各种高纯金属总的百分比为100%，总的百分比为 100 %，其中B 为 3 % -3. 6 %、Co 为 3 % -4. 5 %、Cr 为 1 % -2 %、W 为 2. 5 % -4 %、Al 为 1. 5% -3%、Mo为1. 5% -3%，余量为Ni ；再用硼酐将称量好的各高纯金属分别进行净化处理；A2、将步骤Al净化处理好的Ni均分为三份，每份Ni与其他高纯金属分别按照 Ni-Co-Cr, Ni-Al, Ni-B-W的组合分组进行熔配，得到三组中间过渡合金；A3、将步骤A2得到的三组中间过渡合金放在一起进行二次熔配，得到中间母合金；步骤B、应用单辊快速凝固装置，将步骤A3得到的中间母合金制备成中间层合金箔材。
全文摘要
本发明公开一种用于TLP方法焊接DD6镍基单晶高温合金的中间层合金，按原子百分比由以下组分组成总的百分比为100％，总的百分比为100％，其中B为3％-3.6％、Co为3％-4.5％、Cr为1％-2％、W为2.5％-4％、Al为1.5％-3％、Mo为1.5％-3％，余量为Ni。本发明还公开该种中间层合金箔材的制备方法，通过分步熔炼，再应用单辊快速凝固装置制备，得到中间层合金箔材。本发明的中间层合金柔韧性能好，便于加工和装配；在焊接时与DD6镍基单晶高温合金匹配性好、钎缝呈单晶形貌组织；该种中间层合金箔材的制备方法，工艺简单，制作成本低。
文档编号C22C19/05GK102251153SQ20111018696
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者徐锦锋, 翟秋亚, 陆天宇 申请人:西安理工大学