镍基高温合金HIP扩散连接的组织和性能

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1、第２４卷第１期钢铁研究学报Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．１２０１２年１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＪａｎｕａｒｙ２０１２镍基高温合金ＨＩＰ扩散连接的组织和性能闫来成１，燕平２，赵京晨２（１．安泰科技股份有限公司，北京１０００８１；２．钢铁研究总院高温材料所，北京１０００８１）摘要：采用热等静压扩散连接工艺，获得了ＤＤ４０２单晶合金与ＦＧＨ９５合金的扩散偶。研究了热等静压温度对扩散偶的持久性能、组织结构的影响。结果表明，不同温度热等静压的扩散偶均实现了冶金结合；结合界面区形成了一

2、个组织过渡区，ＤＤ４０２单晶合金中的γ′相粒子在ＨＩＰ过程中发生了筏形化；热处理后结合界面区的γ′相形貌和尺寸未发生明显变化。１１６６℃热等静压扩散偶的６５０℃持久性能偏低，断口在ＤＤ４０２单晶合金侧，断裂面从结合界面区的大尺寸γ′相起始，沿｛１１１｝滑移面向筏形γ′相区扩展。关键词：镍基高温合金；扩散连接；组织；性能；热等静压文献标志码：Ａ文章编号：１００１－０９６３（２０１２）０１－００４８－０６ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＤｉｆｆｕｓｉｏｎＣｏｕｐｌｅｏｆＳｕｐｅ

3、ｒａｌｌｏｙＢｏｎｄｅｄｂｙＨＩＰ１，ＹＡＮＰｉｎｇ２，ＺＨＡＯＪｉｎｇ－ｃｈｅｎ２ＹＡＮＬａｉ－ｃｈｅｎｇ（１．ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＣｏＬｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＭａｔｅｒｉａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｅｎｔｒａｌＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｏｕｐｌｅｏｆｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓ

4、ｔａｌＤＤ４０２ａｎｄＦＧＨ９５ｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｈｏｔｉｓｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｉｎｇ（ＨＩＰ）ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｂｏｎｄｉｎｇ．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＨＩＰｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｓｔｒｅｓｓ－ｒｕｐｔｕｒｅｌｉｆｅａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｏｕｐｌｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔａｌｌｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｏｕｐｌｅｓａｒｅｊｏｉｎｅｄｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌｌｙｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔＨ

5、ＩＰｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ；Ｉｎｂｏｎｄｅｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｚｏｎｅ，ａｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｆｏｒｍｅｄａｎｄｔｈｅγ′ｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｆｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌＤＤ４０２ａｒｅｒａｆｔｅｄｄｕｒｉｎｇＨＩＰ；Ｂｕｔγ′ｓｉｚｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｒｅｎｏｔｃｈａｎｇｅｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙｄｕｒｉｎｇｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅ６５０℃ｓｔｒｅｓｓ－ｒｕｐｔｕｒｅｌｉｆｅｏｆｂｉｍｅｔａｌｌｉｃｓｐｅｃｉｍｅｎｓｂｏｎｄｅｄ

6、ｂｙ１１６６℃ＨＩＰｉｓｌｏｗｅｒ；ｆｒａｃｔｕｒｅｓａｒｅｂｒｏｋｅｎｏｎｔｈｅｓｉｄｅｏｆｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌＤＤ４０２，ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｐｌａｃｅｉｓｐｒｏｄｕｃｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｂｉｇγ′ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎｂｏｎｄｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ａｎｄｓｐｒｅａｄａｌｏｎｇ｛１１１｝ｓｌｉｄｅｐｌａｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｉｃｋｅｌ－ｂａｓｅｓｕｐｅｒａｌｌｏｙ；ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｂｏｎｄｉｎｇ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｈｏｔｉｓｏｓ

7、ｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｉｎｇ在航天航空领域，制造高性能双合金涡轮转子ＤＤ４０２单晶合金与ＦＧＨ９５粉末合金，采用热等静压已经成为重要的发展方向。为了提高涡轮转子的工扩散连接工艺，进行了双合金扩散连接的试验，深入作温度及使用寿命，叶片材料已经由等轴晶叶片发研究了双合金扩散偶结合界面的组织结构、力学性［１－３］展到单晶合金叶片，涡轮盘材料也发展到粉末冶能和失效本质，为进一步开拓高温合金在航空航天［４－５］金高温合金。制造工艺由整体铸造发展到榫齿领域的应用，优化涡轮转子制造工艺提供技术依据。［６－８］连接和

8、双合金热等静压连接。其中，采用热等静１试验材料与方法压扩散连接单晶叶片和粉末涡轮盘的工艺制造双合金涡轮转子的技术处于应用研究与开发阶段，有关１．１试验材料两类材料经热等静压扩散连接后的力学性能、结合ＤＤ４０２单晶合金化学成分为：Ｎｉ－Ａｌ５．３３％、Ｃｒ界面组织结构和热等静压工艺的影响规律等研究报７．３９％、Ｃｏ４．７６％、Ｍｏ０．６４％、Ｔａ５．８７％、Ｔｉ［９－１０］道很少。因此，选用中国自行研制的最高性能的１．０６％、Ｗ７．７６％（质量分数）；ＦＧＨ９５粉末合金