镍基高温合金摩擦焊接研究现状.pdf

《镍基高温合金摩擦焊接研究现状.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、ADVANCEDWELDlNGTECHNOLOGY先进焊接技术镍基高温合金摩擦焊接研究现状木AdVancesinFrictionWeldingOfNickel—BasedSuperalIoy矍=!磐奈兰孳嘎苎娄兽童鼍：皇耋警耋李翔肖遥马铁军李文亚杨夏炜摩擦焊接技术陕西省重点实验室。一”～一一。⋯⋯【摘要】镍基高温合金是航空发动机、燃气轮机等高温部件的重要制造材料，与之相关的摩擦焊工艺正因工程需求的增长而日渐受到重视。主要介绍了目前应用最为广泛的3种摩擦焊接方法(缌}生摩擦焊、惯性摩擦焊与搅拌摩擦焊)在高温合金焊接上的应用，涵盖了高温合金接头显微

2、组织、力学性能、工艺探索、数值模拟等方面，较为全面地总结了镍基高温合金摩擦焊接的研究现状，并提出了今后在相关研究中应考虑的关键问题。关键词：镍基高温合金线性摩擦焊惯性摩擦焊搅拌摩擦焊【ABSTRACTlNickel．basedsuperalloys，asthemostimponantmaterialformanufacturingh培htempera—turecomponentsmaemengmesandturbmes，arebecommgincreasinglyvaluableduetostringentengineeringrequire—

3、ments．Threecommonlyused衔ctionweldingmethods，i．e．1inear衔ctionwelding，inertia衔ctionweldingandmctionstirwelding，arereViewedinthepresentpaper，inVolVingjointmicrostmctIlre，mechanicalproperties，weldingpa·rameters．andnumericalsimulations．Theresearchdevel·opmentof衔ctionweldingofNi-b

4、asedsuperalloysissum-nlarizedandissuestobeconsideredarealsoputfbr、vard．Keywords：Ni-basedsuperalloyLinearfrictionweldingInertiafrictiOnweldingFrictionstirweld-ingDoI：10．16080住issnl671—833x．2015．15．101高温合金是制造航空发动机、燃气轮机的关键材料，其中尤以镍基高温合金发展最快，使用最广⋯。镍基高温合金是发动机热端部件的主要制造材料，在先进发动机中的重量

5、占50％以上【2】。在熔焊过程中，由于镍基高温合金中含有固溶强化元素(如cr、Mo、w、Al等)以及微量P、S、C、B等元素，因而有较大裂纹敏感性【2。3l，且焊后易产生组织偏析、析出脆性相及其他缺陷，导致接头力学性能及高温持久性能下降口1。+西北工业大学基础研究基金(JC201233)资助。摩擦焊作为先进的固相连接技术，以其工艺时间短、可焊接异种材料、能避免熔焊因液相存在导致的诸多凝固相关缺陷等一系列优点受到国内外学者青睐。因而通过摩擦焊接技术连接高温合金部件，正越来越广泛地被应用于航空航天等制造领域。本文针对线性摩擦焊(LFw)、惯性摩擦焊

6、(IFw)、搅拌摩擦焊(FSw)3个工艺，分别就镍基高温合金的摩擦焊研究现状做一总结。1线性摩擦焊线性摩擦焊作为一种相对新颖的固相焊接方法，其发展主要是由高推重比航空发动机整体叶盘的制造需求来推动的14】。由于钛合金具有重量轻、比强度高等优点，在航空发动机部件，尤其是叶盘制造中得到大量使用。而随着线性摩擦焊技术的发展，它在制造航空发动机高温部件中的优点也逐渐突显，从而成为高温合金整体叶盘工程制造方法的有力竞争者。加拿大的Chamanfar等【51就一种常用于制造发动机涡轮盘的镍基高温合金wASPALOY的线性摩擦焊工艺做了系统研究。在初期研究中

7、，笔者在不同工艺条件下进行试验，对不同试样的飞边形貌、热力影响区(TMAZ)宽度等作了对比分析，并对最优试样进行温度场、显微硬度、应力分布、晶粒尺寸及取向等分析研究，结果表明：焊缝区温度至少可达1400K(1126℃)；由于动态再结晶，焊缝两侧0．9mm区域内^y晶粒尺寸减小量达50％；从母材到焊缝发生了^y’沉淀相的逐渐溶解，进而影响显微硬度；由于氧化作用，接头边缘(靠近飞边部分)的连接强度较小。此外，焊接过程中的动态再结晶有助于抑制微裂纹产生，而且冷却阶段没有^y’相的再析出是另一个没有微裂纹的原因。在进一步研究中，又探讨了LFw高温合金接

8、头中液相和微裂纹存在的可能陋l，结果指出可能导致微裂纹的1’液相并未出现，因为峰值温度和^y’尺寸均未达到临界值。在LFw过程中，动态再结晶的发生、低