新型航空材料及其结构的扩散焊.pdf

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1、专题SPECIALTOPIC新型航空材料及其结构的扩散焊DiffusionWeldingofNewAviationMaterialandStructure中航工业北京航空制造工程研究所 郎 波 侯金保 滕俊飞 静永娟 张 胜北京航空制造工程研究所扩散焊专业一直以来主要致力于新型航空材料的扩散焊技术研究，并在航空新结构的研制方面积累了丰富的经验。的制造。TLP扩散焊工艺由DanielF、北京航空制造工程研究所针对Paulonic、DavidS、Duvall与William第一代单晶DD3和第二代单晶N5、A、Owczarski三人提出，并于1

2、972DD6、DD32，以及第三代单晶DD10、年获得了美国发明专利。1974年撰DD33等单晶材料开展了TLP扩散文正式采用了“TLPBonding”这一焊技术研究。结果表明，单晶TLP扩提法，并用相图解释了其金属学原散焊接头由连接区和基体区所组成。郎波理。TLP扩散焊技术主要用于航空当等温凝固过程未完成时，连接区由博士，高级工程师，主要从事扩散焊发动机耐高温部件的制造。等温凝固区和快速凝固区组成，而等技术的基础研究与工程化应用工作。先北京航空制造工程研究所扩散温凝固区主要由γ和γ′相组成，后承担基金、总装预研等科研项目多项，共发表学术论

3、文20余篇。焊专业一直以来主要致力于新型航快速凝固区主要是由共晶组织组成。空材料的扩散焊技术研究，并在航空当等温凝固完成而固态均匀化过程新结构的研制方面积累了丰富的经不充分时，连接区由等温凝固区和分验。布在接头中心的硼化物相组成。采扩散焊是指在压力、温度、电场用“低温等温凝固，高温长时固态均等物理场耦合作用下通过母材之间新型航空材料的扩散焊技术匀化”的焊接工艺可以避免接头内（或中间层与母材之间）的相互扩散1单晶高温合金的扩散焊共晶组织与硼化物的产生，从而获得而实现连接的一种固相焊接技术，主镍基单晶高温合金具有优异的高性能的接头。N5单晶TL

4、P扩散要包括固相扩散焊和过渡液相扩散高温蠕变和疲劳性能，已成为国际上焊接头980℃和1100℃的持久强度焊（TransientLiquidPhaseDiffusion制造先进航空发动机涡轮叶片的首均达到了母材强度的90%，DD32接Bonding，TLP）。选材料。TLP扩散焊技术能够实现头980℃的持久强度可达到母材强传统的固相扩散焊技术出现较单晶材料的高性能焊接，已成为单晶度的89%，DD33单晶TLP扩散焊接早，已广泛用于飞机及其发动机部件材料及其结构焊接的必选技术。头1120℃持久强度达到母材强度的74航空制造技术·2014年第20

5、期专题SPECIALTOPIC85%。件的连接。常规气膜冷却结构降低70℃以上。2金属间化合物的扩散焊北京航空制造工程研究所4涡轮导向叶片组件2.1Ti-Al化合物在ODS合金MGH956合金高强度北京航空制造工程研究所已将Ti-Al金属间化合物材料具有轻TLP扩散焊方面，自主设计研制了TLP扩散焊技术用于某型号发动机质、耐温、高温力学性能和抗氧化性KNi9、KNi10、KCo3、KCo5等中间IC10定向凝固合金高压涡轮导向叶能良好的特点，包括γ-TiAl、Ti3Al层。MGH956合金TLP扩散焊接头片双联组件与低压涡轮导向叶片双和Ti

6、2AlNb合金，可以代替部分传统1000℃抗拉强度大于83MPa，达到母（三）联组件的研制，并通过发动机试高温合金，对航空发动机起到结构减材强度的90%以上，1100℃抗拉强车考核。此外，正在开展IC10单晶、重的作用。度大于56MPa，达到母材80%以上。N5单晶高压涡轮导向叶片双联组件北京航空制造工程研究所在的工程化应用研究，采用TLP扩散Ti-Al化合物的固相扩散焊方面开航空新结构的扩散焊技术焊技术研制出IC10单晶高压涡轮导展了大量研究。通过研究界面组织1液压伺服阀射流盘组件向叶片双联组件模拟件，实现了焊合演变、扩散连接工艺和中间层

7、合金设液压伺服阀射流盘组件是液压率达到95%以上的技术指标。计，获得了高强度的Ti3Al/Ti2AlNb异控制系统的关键结构。北京航空制5涡轮分体叶片质连接接头。接头室温抗拉强度可造工程研究所利用扩散焊技术将为了满足未来高性能航空发动达906MPa，且断裂在Ti3Al母材，说Cr12MoV材料多层精密复杂型腔零机研制的需求，涡轮叶片已经从多晶明其接头强度与Ti3Al母材相当。件焊接成液压伺服阀射流盘组件，实材料发展到单晶材料，叶片结构已经2.2Ni-Al化合物现了液体流动的精密控制和高压液从单层壁发展到双层壁，以致叶片整镍铝金属间化合物材料

8、主要用体的防泄露功能，该结构已经实现了体精铸的工艺难度增大。“十二五”于高性能航空发动机高压涡轮叶片工程化应用。期间北京航空制造工程研究所采用的制造。镍铝金属间化合物材料主2空心