常用金屬焊接性之高溫合金的釬焊復習過程

1、學習資料常用金屬焊接性之高溫合金的釬焊高溫合金是在高溫下具有較好的力學性能、抗氧化性和抗腐蝕性的合金。這類合金可分為鎳基、鐵基和鈷 基三類；在釬焊結構中用得最多的是鎳基合金。鎳基合金按強化方式分為固溶強化、實效沉淀強化和氧化 物彌散強化三類。固溶強化鎳基合金為面心立方點陣的固溶相，通過添加鉻、鈷、鎢、鉬、鋁、鈦、鈮等 元素提高原子間結合力，產生點陣畸變，降低堆垛層錯能，阻止位錯運動，提高再結晶溫度來強化固溶體。沉淀強化鎳基合金鋼是在固溶強化的基礎上添加較多的鋁、鈦、鈮、鉭等元素而形成的。這些元素除形成強化固溶體外，還與鎳形成 Ni3(AI、Ti) 丫或Ni3(NbAITi) y金屬間化合物相；

2、同時鎢、銅、硼等元素與碳形 成各種碳化物。 TD-Ni 和 TD-NiCr 合金是在鎳或鎳鉻基體中加入 2%左右彌散分布的 ThO2 顆粒， 產生彌散 強化效果的新型高溫合金。一： 釬焊性高溫合金均含有較多的鉻，加熱時表面形成穩(wěn)定的Cr2O3，比較難以去除；此外鎳基高溫合金均含鋁和鈦，尤其是沉淀強化高溫合金和鑄造合金的鋁和鈦含量更高。鋁和鈦對氧的親和力比鉻大得多，加熱時極易氧 化。因此，如何防止或減少鎳基高溫合金加熱時的氧化以及去除其氧化膜是鎳基高溫合金釬焊時的首要任 務。鎳基高溫合金釬焊時不建議用釬劑來去除氧化物，尤其是在高的釬焊溫度下，因為釬劑中的硼砂或硼 酸在釬焊溫度下與母材起反應，降低

3、母材表面的熔化溫度，促使釬劑覆蓋處的母材產生溶蝕；并且硼砂或 硼酸與母材發(fā)生反應后析出的硼可能滲入母材，造成晶間滲入。對薄的工件來說是很不利的。所以鎳基高 溫合金一般都在保護氣氛，尤其是在真空中釬焊。母材表面氧化物的形成和去除與保護氣氛的純度以及真空度密切相關。對于含鋁和鈦低的合金，熱態(tài)真空度不應低于10-2Pa；對于含鋁鈦較高的合金，表面氧化物的去除不僅與真空度有關，而且還與加熱溫度有關。無論是固溶強化，還是沉淀強化的鎳基高溫合金，都必須將其合金元素及其化合物充分固溶于基體內，才 能取得良好的高溫性能。沉淀強化合金固溶處理后還必須進行時效處理，已達到彌散強化的目的。因此釬 焊熱循環(huán)應盡可能與

4、合金的熱處理相匹配，即釬焊溫度盡量與熱處理的加熱溫度相一致，以保證合金元素 的充分溶解。釬焊溫度過低不能使合金元素完全溶解；釬焊溫度過高將使母材的晶粒長大，這些均對母材 性能產生不利影響。由于釬焊溫度過高而導致晶粒長大后，即使經過焊后熱處理也不能恢復其性能，這一 點在選擇釬料和制定釬焊規(guī)范時是必須考慮的。 鑄造鎳基合 金的固溶處理溫度都較高， 并且晶粒不易長大， 一般不會發(fā)生因釬焊溫度過高而影響其性能的問題。二： 釬料高溫合金通常在惡劣的條件下工作，選用釬料時首先應滿足工作條件的要求，也要考慮釬焊加熱對母材本 身性能的影響以及釬焊接頭是否能經受隨后的熱處理過程。（1） 銀基釬料當工件的工作溫度

5、不高時可采用銀基釬料。用銀基釬料釬焊固溶強化鎳基合金時，釬焊的溫度對母材性能 不起任何影響，可以選用的釬料種類比較多，但從避免應力開裂的角度出發(fā)，宜采用熔化溫度低的釬料， 以減小釬焊加熱時形成的內應力。用銀基釬料釬焊沉淀強化鎳基合金時，所選用的釬料的釬焊溫度不應超過母材的時效強化溫度，以免母材 發(fā)生過時效而降低其性能。另外也可以先將合金固溶處理，再采用熔化溫度稍高的釬料，在高于合金的時 效溫度下釬焊，然后進行時效處理，釬焊件就不會在時效加熱過程中因釬料的熔化而發(fā)生錯位。（ 2 ） 純銅釬料用純銅作釬料時均在保護氣氛和真空下釬焊，釬焊溫度為1100C1150C。在該溫度下零件的內應力已被消除。又

6、因零件整體加熱，熱應力小，焊件不會產生應力開裂現象。銅在高溫合金上的流動性差，釬料應放在緊靠接頭的地方。銅的抗氧化性差，工作溫度不能超過400C。（3） 鎳基釬料鎳基釬料是高溫合金最常用的釬料，因鎳基釬料具有最好的高溫性能，釬焊時也不會發(fā)生應力開裂，用于高溫合金釬焊的鎳基釬料列于表3.9-22。其中 BNi74CrSiB、BNi75CrSiB、BNi82CrSiB、BNi92SiB、BNi93SiB和BNi71CrSi在前文不銹鋼釬焊中已有介紹。表3.9-22高溫合金釬焊常用的鎳基釬料TW弋CrBT*c77-1MS1397血157CM-；QTS157:M -mm酣：處血*7帖flMiObim-

7、t MiS-41J*為人翊lut-iseiSKiECtWBWSM11 MilEKiTlCAIt 33*3eieiscm15*CLt洌7越站春Az*曠u*:耳胡OK.KWIPCM-nywyoIDj血tie4fcTWtJ 1*=rr*cw43LCIAj.WlBNi68CrWB釬料同Ni-Cr-Si-B釬料相比，它的特點是含B量降低到2.5%，含W量高達12%。釬料含硼量的降低可減少硼對母材的晶間滲入，即減弱釬料同母材的反應；釬料中的鎢可強化釬料，提高釬料的高溫強度。由于硼含量的降低和鎢的加入，釬料的熔化溫度間隔增大， 流動性變差，可填滿寬達200卩m的間隙,是釬焊高溫工作的部件和渦輪葉片補釬時常用

8、的釬料。170釬料的含 W量更高達16%，釬料的液相線也提高到1160C，釬料的流動性進一步將低，能夠填充寬達400m的間隙。這兩種含鎢的釬料特別適用于在高溫下工作的工件，間隙不易控制或者間隙較大的接頭，也適用于釬焊鑄造鎳基高溫合金。150釬料為鎳鉻硼共晶合金成分，它的脆性比鎳鉻硼硅釬料低。為了使釬焊接頭具有良好的加工性能，建 議在高于釬焊熔點100 C的溫度下釬焊。160 釬料的含硼硅量比較低，因此釬料的硬度較低，釬焊接頭的加工性能得到改善。但釬料的結晶溫度區(qū) 間增大，流動性差，可用此釬料釬焊比較寬的間隙，同時可形成較大的釬縫圓角。180釬料的含 B 量很低，只有 1%，使釬料同母材的反應減弱，即硼的晶間滲入進一步減少，但釬料的結晶間隙也變得很大，是鎳基釬料中熔化溫度區(qū)間最大的一種。它的流動性差，可以填充寬達650gm的間隙，特別適用于釬焊間隙大或者不等間隙的工件，同時形成較大的釬縫圓角。200釬料是在