[發明專利]一種電子束復合瞬時液相擴散連接GH4169高溫合金的方法

有效

• 申請號: 201310156209.2
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103273205A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 曹健;王義峰;王廷;林興濤;馮吉才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明屬于高溫合金連接領域，具體涉及一種GH4169合金的連接方法。

背景技術

GH4169合金是Ni-Cr-Fe基高溫合金，在650℃以下的強度居高溫合金之首，同時具有優良的抗熱疲勞、抗氧化以及熱加工性能。GH4169合金在整個高溫合金領域占有重要地位，廣泛應用于制造發動機渦輪盤、壓氣機葉片、緊固件、發動機軸、發動機燃燒室、尾噴管等部件。其中許多部件的質量對提高工作效率、保證可靠性及安全性、全面提升整體性能至關重要。因而，對GH4169高溫合金制作的復雜構件進行連接就成為制作高性能部件非常重要的一步，而航空航天對高溫合金連接接頭力學性能及表面成形的要求均非常高。

瞬時液相擴散連接與其它連接方法相比具有接頭變形量小、組織成分均勻、性能接近母材等優勢，成為連接GH4169合金部件最為合適的方法之一。然而由于中間層降熔元素向母材中擴散所形成的脆性化合物往往難于去除，使得接頭塑性差，無法完全滿足航空航天對接頭性能的高要求。

電子束連接技術以其高能量密度、高熔透性、焊接變形區小及易于控制等優點在航空航天領域得到廣泛應用。利用電子束連接技術所獲得的高溫合金接頭強度高、塑性好，但易出現近縫區液化裂紋缺陷，且焊縫背面成形無法滿足某些復雜構件對接頭成形的要求。

發明內容

本發明目的是為了解決現有GH4169高溫合金的連接方法接頭抗拉強度低和易產生液化裂紋的問題，而提供一種電子束復合瞬時液相擴散連接GH4169高溫合金的方法。

本發明電子束復合瞬時液相擴散連接GH4169高溫合金的方法按下列步驟實現：

一、使用砂紙將GH4169高溫合金試件的待焊面打磨平整，用丙酮或無水乙醇清洗GH4169高溫合金試件，得到洗凈的GH4169高溫合金試件；二、將中間層放于洗凈的GH4169高溫合金試件的待焊面之間，然后置于真空擴散連接爐中，采用0.05～15MPa的壓力對GH4169高溫合金試件進行裝配，待真空擴散連接爐內真空度達到5.0×10^-3Pa時開始加熱，在連接溫度1050～1150℃的條件下進行初始連接，連接20～120min后停止加熱，隨爐冷卻至室溫得到初始連接試件；三、將步驟二得到的初始連接試件從真空擴散連接爐中取出，轉入真空電子束焊接設備中，控制加速電壓為130～150kV，電子束流為25～35mA，聚焦電流為300～400mA，焊接速度為400～500mm/min完成電子束焊接，取出焊接后的GH4169高溫合金試件，完成電子束復合瞬時液相擴散連接GH4169高溫合金。

本發明使用瞬時液相擴散連接和電子束復合連接方法，在瞬時液相擴散連接時，當連接溫度高于中間層熔點時，中間層熔化形成液相，通過中間層中的低熔點元素向GH4169合金母材中擴散以及母材中合金元素向中間層液相中溶解，使得液相層熔點逐漸升高，實現在等溫過程中的凝固，繼續在該溫度下進行保溫，對接頭中元素進行均勻化處理，形成內部無缺陷，背面成形好的初始連接接頭。

隨后利用高能電子束將焊縫部位熔化，電子束對熔池的攪拌作用使得瞬時液相連接接頭擴散區的化合物熔化并分布均勻，冷卻后形成的二次焊縫部位不再析出脆性化合物相，接頭塑性大幅度提高；由于瞬時液相擴散連接焊縫中元素的重新分配以及初始連接過程對高溫合金母材的熱作用，大大降低了電子束連接時出現液相裂紋的傾向；且通過控制電子束連接過程的熔深，使其不影響焊縫背面成形的美觀。

本發明電子束復合瞬時液相擴散連接GH4169高溫合金克服了瞬時液相連接GH4169合金時接頭擴散區化合物難于去除、接頭塑性差，以及電子束連接GH4169合金時接頭易產生液化裂紋、接頭背面成形的缺陷，得到的焊接接頭室溫抗拉強度為986MPa。

附圖說明

圖1為實施例一得到的電子束復合瞬時液相擴散連接GH4169高溫合金的焊接接頭的界面微觀組織結構，1—電子束重熔焊縫，2—熔合線，3—瞬時液相擴散連接焊縫。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式電子束復合瞬時液相擴散連接GH4169高溫合金的方法按下列步驟實施：