[發明專利]一種DD98同種鎳基單晶高溫合金的SPS擴散焊接方法

有效

• 申請號: 202110500164.0
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113182660B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 賀艷明;鄭思路;徐海濤;陳剛強;楊建國;周正強;石磊;劉玉章;李華鑫;閭川陽;鄭文健;馬英鶴;孫元
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B23K20/00
• 分類號: B23K20/00;B23K20/02;B23K20/24;B23K20/26
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

1.一種DD98同種鎳基單晶高溫合金的SPS擴散焊接方法，其特征在于：是以Ni-Cr-W-B-Si-Fe粉釬料作為中間過渡層，通過SPS技術對DD98同種鎳基單晶高溫合金進行固相擴散焊接，從而獲得DD98與DD98同種鎳基單晶高溫合金接頭，包括以下步驟：

(1)對待焊的DD98鎳基單晶高溫合金進行表面處理；即對DD98鎳基單晶高溫合金的待焊面進行去除油污、預磨、拋光及超聲波清洗并干燥的處理；

(2)將兩塊待焊DD98鎳基單晶高溫合金和中間層Ni-Cr-W-B-Si-Fe粉釬料按照石墨壓頭-石墨墊片-待焊DD98鎳基單晶高溫合金-Ni-Cr-W-B-Si-Fe粉釬料-待焊DD98鎳基單晶高溫合金-石墨墊片-石墨壓頭裝配到石墨模具中；

(3)將裝有待焊件的石墨模具置入放電等離子燒結系統中，并用保溫碳氈包裹石墨模具，調整紅外測溫儀鏡頭對準模具測溫孔，連接壓力調節至10MPa，打開真空泵和充氣泵使爐內真空度達到要求，然后通入直流脈沖電流開始升溫，升溫速率100℃/min，升溫至連接溫度950～1000℃時開始保溫，保溫時間為0～5min；隨后降溫冷卻凝固，以完成DD98鎳基單晶高溫合金之間的SPS固相擴散連接；

所述方法獲得了由Ni基固溶體和(Ni,Cr)₃(Mo,W)₃C為主的反應相和細碎的M₅B₃組成的高質量焊縫組織，所述M₅B₃中M為Ni，W，Cr元素。

2.根據權利要求1所述的DD98同種鎳基單晶高溫合金的SPS擴散焊接方法，其特征在于，所述Ni-Cr-W-B-Si-Fe粉釬料中的各元素重量分數的組分為：Cr占8～12％，W占11-14％，B占1-4％，Si占2-4％，Fe占2-5％，余量為Ni。

3.根據權利要求1所述的DD98同種鎳基單晶高溫合金的SPS擴散焊接方法，其特征在于，所述表面處理的過程為：先將待焊DD98鎳基單晶高溫合金置于丙酮中超聲清洗以除去其表面的油污；然后依次采用320#、600#、800#、1000#、1500#SiC砂紙對DD98鎳基單晶高溫合金的待焊面進行打磨處理；隨后采用3μm金剛石拋光劑進行拋光處理；最后將DD98鎳基單晶高溫合金置于酒精中進行超聲清洗并干燥。

4.根據權利要求1所述的DD98同種鎳基單晶高溫合金的SPS擴散焊接方法，其特征在于，所述保溫碳氈厚度為：5mm，以降低整個焊接過程溫度不均勻帶來的不利影響。

5.根據權利要求1所述的DD98同種鎳基單晶高溫合金的SPS擴散焊接方法，其特征在于，所述真空度達到要求，其過程為：先打開真空泵抽到10Pa，然后進行充入氮氣至10000Pa，重復以上過程三次，最后使真空度至10000Pa。

6.根據權利要求1所述的DD98同種鎳基單晶高溫合金的SPS擴散焊接方法，其特征在于，所述降溫冷卻凝固的過程為：從連接溫度隨爐自然降溫至室溫。

7.根據權利要求2所述的DD98同種鎳基單晶高溫合金的SPS擴散焊接方法，其特征在于，所述Ni-Cr-W-B-Si-Fe粉釬料是通過將稱好的Ni粉、Cr粉、W粉、B粉、Si粉和Fe粉研磨混合后采用真空感應熔煉結合霧化方式制備而得。

8.根據權利要求2所述的DD98同種鎳基單晶高溫合金的SPS擴散焊接方法，其特征在于，所述Ni-Cr-W-B-Si-Fe粉釬料中的各元素重量分數的組分為：Cr占10％，W占11％，B占1.5％，Si占3％，Fe占2.5％，余量為Ni粉。

9.根據權利要求1所述的一種DD98同種鎳基單晶高溫合金的SPS擴散焊接方法，其特征在于，制得的合金接頭的室溫剪切性能達301MPa。