INCO718高温合金钎焊工艺研究

来源:lehu88乐虎国际娱乐技术网(www.chvacuum.com)中国电子科技集团公司第二研究所 作者:程建平
  对于高温合金,把合金元素及化合物充分固溶于基体内,才能获得良好的高温性能。本文主要介绍了INCO718 高温合金的应用及工艺特点,并对该材料的焊接性能进行了深入的研究分析,总结出高温合金表面氧化问题、钎焊热循环的影响、钎料与钎焊金属成分的影响、焊缝间隙和钎料量的多少、钎焊温度的影响以及lehu88乐虎国际娱乐钎焊设备的性能,都将直接决定着INCO718 高温合金钎焊接头的焊接质量。本文着重阐述了高温合金表面氧化问题的解决和不同牌号的钎料对于高温合金钎焊质量的影响。   钎焊是一种古老的连接方法,经历了漫长的发展过程,在各种焊接方法发明后,曾出现用其他焊接方法代替钎焊的趋势。然而,近几十年,钎焊在现代技术的基础上获得了极大的发展和日益广泛的应用。无论在钎焊方法上, 还是钎料及钎剂成份上都不断有新的进展。它在航天、航空、汽车、化工、机械、电子和家电以及吞噬星空等军用、民用工业中得到广泛的应用, 是当今高技术中一项精密的连接技术。钎焊与熔焊、压焊共同构成了现代焊接技术的三大主要组成部分。   钎焊是通过将零件和钎料加热,使液相线温度比母材固相线温度低的钎料熔化,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互溶解和扩散而实现连接零件的方法。同熔焊方法相比,钎焊具有以下优点:   (1) 钎焊接头平整光滑,外形美观。   (2) 钎焊加热温度较低,对母材组织和性能的影响较小。   (3) 焊件变形较小,尤其是采用均匀加热(如炉中钎焊) 的钎焊方法,焊件的变形可减小到最低程度,容易保证焊件的尺寸精度。   (4) 某些钎焊方法一次可焊成几十条或成百条钎缝,生产率高。   (5) 可以实现异种金属或合金间以及金属与非金属间的连接。 1、高温合金钎焊的特点及工艺要点 1.1、钎焊特点   对于高温合金,把合金元素及化合物充分固溶于基体内,才能获得良好的高温性能。因此,高温合金钎焊温度应与其固溶、扩散温度相一致,并对温度要严格控制。而钎焊保温时间要适当长一些,以保证钎料组分向基体材料充分扩散和溶解。如果溶解于基体中的合金元素和化合物在冷却过程中析出量较多,则会削弱其强化作用,因此钎焊后冷却速率要适当快一些。这类合金钎焊之后,大部分还要进行扩散、失效或退火处理。 1.2、钎焊的工艺要点   (1) 高温合金钎焊之前,要认真去除表面氧化物。   (2) 高温合金钎焊温度一般要尽可能与其热处理制度相一致。如果材料热处理制度无特殊要求,可根据使用的钎料确定钎焊温度。   (3) lehu88乐虎国际娱乐度应控制在10- 2 Pa 以上,以防止高温合金表面在加热过程中形成新的氧化物。   (4) 钎焊后冷却条件要根据其热处理制度而确定。 2、INCO718高温合金焊接性研究   INCO718,性能特点:在650℃以下有屈服强度高、塑性好的特点,并有较高的耐蚀、耐辐照和抗氧化性能。焊接性好,易于成形。   适用于:深冷下(- 196℃~- 253℃)的高强度结构材料,以及350℃~700℃工作的抗氧化热强材料、反应堆中的抗辐照结构材料。   这种令人神往的合金是由国际镍公司于1959 年在其位于纽约州Suffern 的实验室和位于西弗吉尼亚州Huntington 的工厂开发出来的。合金加铌是为了提高在高温条件下合金的强度。强化机理在于合金热处理时,镍基体中析出金属间化合物(Ni3Nb)。虽然还有其他的强化手段,但人们发现铌可以防止机件在最终加工时,尤其在焊接时出现应力裂纹。因为铌对时效反应缓慢,机件在产生裂纹之前可以加热消除应力。   INCO718 材料是一种以铌和铝、钛进行沉淀强化的合金,在低温和700℃以下具有很高的屈服强度和较高的持久强度,并且具有较好的组织稳定性,成型性,焊接性能良好,焊后在930℃~980℃退火消除应力。其化学成分见表1。目前,随着INCO718 材料应用的不断扩大,该合金已得到了迅速的发展。INCO718 材料主要用于700℃以下工作的航空发动机上复杂的钣金焊接件、压气机盘、涡轮盘和叶片、机匣等,火箭发动机部件及低温和超低温结构件。如火箭发动机燃料室、燃料导管、涡轮泵等。 表1 INCO718 材料的化学成分 INCO718 材料的化学成分 5、结论   合理的焊接过程控制和优化的焊接参数等工艺系统对零件的焊接质量具有决定作用。   (a)严格清理零件;   (b)零件表面镀镍;   (c) 钎料应使用AMS4777+B50TF17 的混合膏状钎料配合AMS4777 膏状钎料焊接环焊缝,AMS4777 粘带钎料配合AMS4777 膏状钎料焊接蜂窝结构;   (d)钎焊lehu88乐虎国际娱乐度优于1×10- 2 Pa;   (e)钎焊温度为1035±5℃;   (f)焊接保温时间为15±3 min;   (g) 冷却方式为随炉冷至980℃之后回充0.13 Pa 的氩气进行冷却,冷至低于60℃出炉;   (h) 必须使用工件热电偶监控工件的实际温度。 参考文献   [1] 中国焊接学会,焊接手册(第2 卷)材料的焊接[M].北京:机械工业出版社,2008.
  [2] 庄鸿寿,E.罗格夏特.高温钎焊[M].北京:国防工业出版社,1988.
  [3] 张启运,庄鸿寿.钎焊手册[M].北京:机械工业出版社,2008:235- 265.
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