对低膨胀高温合金gh783电子束焊接头组织及性能研究 pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.com俘掳试验研究低膨胀高温合金GH783电子束焊接头组织及性能研究北京航空材料研究院焊接及锻压工艺研究室(100095)周标郭绍庆刘文慧李能余槐袁鸿摘要采用电子束焊接的方法焊接GH783合金，焊缝枝晶间偏析生成Laves／y相共晶，1121℃固溶处理后大部分Laves／),相消除，相在枝晶间析出，标准热处理后卢相的数量增加，y’相在基体中弥散析出。焊接接头的硬度分布较为均匀，焊缝中的y—’一卢三相组织保证了接头的力学性能，使接头的室温抗拉强度比母材略高，650~C的抗拉强度与塑性均高于母材，750~C的抗拉强度和塑性与母材接近，接头同时具有优良的持久性能。关键词

2、：GH783合金电子束焊显微组织力学性能中图分类号：TG454究很有必要。O前言文中采用电子束焊接的方法焊接GH783合金，通GH783合金是Fe—Ni—co基铁磁性低膨胀高温过选取合适的预热+焊接工艺，得到了性能良好的焊合金的一种。该合金将Invar合金的磁致伸缩效应与接接头，观察分析了不同状态下的接头组织，为低膨胀高温合金的沉淀强化效应相结合J，具有高温下的低高温合金GH783焊接技术的发展提供了参考。膨胀特性。合金成分中铝含量较高而铬含量较低，在1试验材料及方法消除了应力诱发晶界氧化倾向(SABGO)的同时，使合金在800℃高温下仍有完全抗氧化能力_2J。试验母材为上海宝钢公司研制，化学

3、成分见表1，现阶段对于低膨胀高温合金焊接性的研究主要集焊接试板规格3mmx200mmx120mm(轧制方向)。中在Ineoloy9XX系列合金，对GH783合金的研究报道表1GH783合金成分(质量分数，％)还很少。Cieslak对Ineoloy909合金的凝固行为研究表明，该合金大约在1198oC凝固，生成单一的Laves／y类共晶组分J。Ernst等人L4对Incoloy9XX熔合区显微组织的比较发现，随Nb、Si含量的增加(即909>907GH783合金试板焊前经过化学清洗和机械打磨去>903)，Laves／y共晶组分增加，这种共晶所造成的成除表面的油脂和氧化膜，焊接试验采用平板对接方式

4、。分差异会对焊缝结晶裂纹敏感性造成影响。Boueher焊接过程分为预热和焊接两步，焊接规范见表2。焊接等人_6发现低膨胀高温合金电子束焊过程中，高焊速设备为ELA一30型中压电子束焊机，焊接过程中试板能够减小裂纹出现的几率，并进一步推断，预热和电子固定于夹具上，电子枪移动且电子束始终与试板成9O。束摆动能够通过影响焊接熔池的形状和所产生热应力角。．的大小来减少微裂纹的发生。GH783合金成分与In．表2电子束焊接工艺参数coloy9XX系列相比具有较为显著的差别，主要体现在GH783合金的co、Al含量增加，cr含量降低，相应的Ni、Fe含量也有所降低。成分不同必将影响材料的焊接一凝固过程、焊

5、后热处理过程中的析出相以及最终的接头性能，因此对GH783合金开展专门的焊接性研收稿日期：2010—05—19焊后将母材和焊接试板进行同炉热处理，包括382010年第7期学兔兔www.xuetutu.com试验研究r蜉搭1121℃×1h，空冷的固溶处理；843oC×4h，空冷的时效处理；718oCx8h，炉冷(56℃／h)到621oC×8h，空冷的时效处理，该规范也是GH783合金的标准热处理制度。采用FEIQuanta600扫描电镜(SEM)和OxfordIE350能谱仪(EDS)对不同状态的接头组织进行观察分析。采用ZDM10T型拉伸试验机测试标准热处理后母材和接头的室温、650oC及75

6、0oC拉伸性能。采用M兀一3F型持久试验机测试标准热处理后母材和接头的650oC、750oC持久性能，母材650oC、750oC持久性能测试初始载荷分别为586MPa、280MPa，焊接接(a)母材组织头初始载荷为母材的90％，23h后每8h增加应力34．5MPa。采用HVA一30型低负荷维氏硬度计测试标准热处理后焊接接头的硬度，载荷3kg，加载15s。2结果与分析2．1焊缝组织GH783合金母材为等轴晶组织(图1a)，口相在母材中有两种形态，一部分沿晶界呈链状分布，另一部分沿轧制方向呈长条状分布。GH783合金电子束焊焊缝呈上宽下细的销钉状(图1b)。从熔池边缘(熔合线)开(b)焊缝形状始为

7、胞状晶(图1c)，随后为胞状树枝晶，晶体的主干细长而挺直，二次枝晶宽而短，胞状树枝晶一直生长至焊缝中心相交，没有等轴树枝晶(图1d)。电子束焊的热源集中，焊缝窄，熔化金属冷却速度大，在熔池开始凝固时，熔合线上的温度梯度最大，晶体成长速率小，以熔池边缘的原固体晶面为晶核开始结晶，形成了胞状晶。随着液相温度梯度逐渐变小，成长速度加快，溶质浓度增高，成份过冷逐渐增加，在胞状晶上横向生成二次枝晶，又因熔池