[发明专利]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

说明书

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1％-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：

A1、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A1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，将辊轮线速度控制在5-10m/s，将步骤A3得到的中间母合金制备成箔材，得到厚度为30-80μm，宽为5-8mm，长为1-2m的中间层合金箔材。