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Abstract

一种DD5单晶合金的钎焊方法属钎焊技术领域。按照以下步骤进行：（1）试样清理，（2）试样装配，（3）涂敷涂料，（4）将涂好钎料的试样放入恒温烘干箱中烘干；5）真空钎焊将试样放到真空钎焊炉中进行钎焊，以5～20℃/min的速度升温至500～550℃，保温10～30min；以5～20℃/min的速度升温至1120～1160℃，保温10～30min；再以5～20℃/min的速度升温至1200～1230℃，保温20～60min；炉冷到1000℃以下，充1～2个巴的氩气快冷，冷却到80℃以下出炉。本发明能够实现DD5合金涡轮叶片的钎焊连接，钎焊接头强度满足使用要求，DD5合金在经过钎焊热循环后，980℃高温瞬时抗拉强度平均为580MPa，与DD5合金技术条件相比下降17％，1093℃高温持久性能满足技术条件要求。

Description

一种DD5单晶合金的钎焊方法
技术领域
本发明属钎焊技术领域，特别涉及一种DD5单晶合金的钎焊方法。
背景技术
航空发动机的热端部件是服役于极端环境条件下的关键部件，其工作条件最为苛刻，除了需要承受气动负荷、离心负荷和振动负荷之外，同时还承受高温、热冲击等作用，使用性能要求很高。DD5单晶合金材料具有高热强性和良好综合性能，能够满足热端部件的使用要求。目前国内对于DD5合金的连接技术未见报道。为满足DD5合金的连接需求，开展了DD5单晶合金钎焊工艺研究工作，采用一种镍基钎料进行了钎焊工艺试验，掌握了DD5合金的钎焊技术，实现DD5合金的钎焊连接。
对于单晶合金的连接技术，采用一般的熔焊工艺，焊接时焊缝部位的合金熔化重新结晶，会破坏单晶合金的单晶组织状态，而钎焊工艺，是在钎焊过程中钎料熔化，单晶合金不熔化，靠熔化的钎料形成焊缝，实现连接，这样就不会破坏材料的单晶组织状态，是实现单晶合金材料连接的一种很好的连接工艺。
发明内容
针对上述问题，本发明根据DD5合金零件的使用工况特点，选择了镍基钎料进行钎焊工艺试验，测试钎焊接头性能，研究钎焊热循环对DD5合金材料性能的影响，研究确定最佳的钎焊工艺方案，并实施了DD5合金零件的钎焊，钎焊质量满足验收标准要求。
本发明一种DD5单晶合金的钎焊方法，按照以下步骤进行：
（1）试样清理
对DD5合金试样的待焊面采用机械打磨的方法清除表面氧化皮，然后依次用汽油、酒精将待焊试样清洗干净，去除试样表面油污及脏污；
（2）试样装配
在夹具上，用高温合金薄片和储能点焊法将试样装配定位，保证试样间的钎焊间隙在0.1mm；
（3）涂敷涂料
首先将粒度为-150目～-300目粉状钎料与粘结剂混合调配成膏状钎料，粘结剂质量占膏状钎料的8～12%，然后将膏状钎料装入涂敷器，最后将膏状钎料涂敷在试样待焊处，钎料涂敷量要能够填满钎焊间隙；
（4）烘干
将涂好钎料的试样放入恒温烘干箱中（130～180）℃保温（1～3）h烘干；
（5）真空钎焊
将试样放到真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊试验工艺参数如下：以5～20℃/min的速度升温至500～550℃，保温10～30min；以5～20℃/min的速度升温至1120～1160℃，保温10～30min；再以5～20℃/min的速度升温至1200～1230℃，保温20～60min；炉冷到1000℃以下，充1～2个巴的氩气快冷，冷却到80℃以下出炉。
所述钎料为B-Ni55NbCoWCrAlSiMoTi钎料。
将钎焊后的试样按标准拉伸试样进行加工，然后进行性能测试，钎焊接头拉伸性能测试是在AG－250KNE电子拉力试验机上进行的，测试钎焊接头在980℃的平均拉伸强度为251MPa。
本发明所研究的钎焊工艺，能够实现DD5合金零件的钎焊连接，钎焊接头强度满足使用要求，DD5合金在经过钎焊热循环后，980℃高温瞬时抗拉强度平均为580MPa，与DD5合金技术条件相比下降17％，1093℃高温持久性能满足技术条件要求，采用上述钎焊工艺钎焊了DD5合金零件100余件，钎焊合格率达95％以上，钎焊质量满足验收标准要求，钎焊的零件已装机试车考核。
附图说明
图1是钎焊接头的拉伸、持久试样示意图。
具体实施方式
本发明钎焊试验所用材料为DD5合金及一种镍基钎料（主要化学成分见表1和表2），本发明恒温烘干箱型号为DFH恒温烘干箱，真空钎焊炉的型号为VEQ5654-6。
表1DD5合金主要化学成分（wt%）
表2B-Ni55NbCoWCrAlSiMoTi钎料主要化学成分（wt%）
实施例1
按图1加工DD5合金试样，直径Φ13，长33mm，每个拉伸试样是由两个上述试样对接钎焊而成。
（1）试样清理
对试样的待焊面采用机械打磨的方法清除表面氧化皮，然后依次用汽油、酒精将待焊试样清洗干净，去除试样表面油污及脏污。
（2）试样装配
在专用夹具上，用高温合金薄片和储能点焊法将试样装配定位，保证试样间的钎焊间隙在0.1mm。
（3）涂敷涂料
首先将粉状B-Ni55NbCoWCrAlSiMoTi钎料（-150目～-300目）与粘结剂混合调配成膏状钎料，粘结剂所占比例为8%。然后将膏状钎料装入涂敷器，最后将膏状钎料涂敷在试样待焊处，钎料涂敷量要能够填满钎焊间隙。
（4）烘干
将涂好钎料的试样放入DFH恒温烘干箱中130℃保温1h烘干。
（5）真空钎焊
将试样放到VEQ5654-6真空钎焊炉中进行钎焊。钎焊试验工艺参数如下：以10℃/min的速度升温至500℃，保温10min；以10℃/min的速度升温至1120℃，保温10min；再以10℃/min的速度升温至1200℃，保温20min；炉冷到1000℃以下，充1个巴的氩气快冷，冷却到80℃以下出炉。
将钎焊后的试样按标准拉伸试样进行加工，然后进行性能测试，钎焊接头拉伸性能测试是在AG－250KNE电子拉力试验机上进行的，测试钎焊接头在980℃的平均拉伸强度为142MPa。
实施例2
按图1加工DD5合金试样，直径Φ13，长33mm。每个拉伸试样是由两个上述试样对接钎焊而成。
（1）试样清理
对试样的待焊面采用机械打磨的方法清除表面氧化皮，然后依次用汽油、酒精将待焊试样清洗干净，去除试样表面油污及脏污。
（2）试样装配
在专用夹具上，用高温合金薄片和储能点焊法将试样装配定位，保证试样间的钎焊间隙在0.1mm。
（3）涂敷涂料
首先将粉状B-Ni55NbCoWCrAlSiMoTi钎料（-150目～-300目）与粘结剂混合调配成膏状钎料，粘结剂所占比例为10%。然后将膏状钎料装入涂敷器，最后将膏状钎料涂敷在试样待焊处，钎料涂敷量要能够填满钎焊间隙。
（4）烘干
将涂好钎料的试样放入DFH恒温烘干箱中烘干，烘干规范：150℃，保温2h。
（5）真空钎焊
将试样放到VEQ5654-6真空钎焊炉中进行钎焊。钎焊试验工艺参数如下：以5℃/min的速度升温至530℃，保温20min；以5℃/min的速度升温至1130℃，保温20min；再以5℃/min的速度升温至1210℃，保温30min；炉冷到1000℃以下，充1个巴的氩气快冷，冷却到80℃以下出炉。
将钎焊后的试样按标准拉伸试样进行加工，然后进行性能测试，钎焊接头拉伸性能测试是在AG－250KNE电子拉力试验机上进行的，测试钎焊接头在980℃的平均拉伸强度为360MPa。
实施例3
按图1加工DD5合金试样，直径Φ13，长33mm。每个拉伸试样是由两个上述试样对接钎焊而成。
（1）试样清理
对试样的待焊面采用机械打磨的方法清除表面氧化皮，然后依次用汽油、酒精将待焊试样清洗干净，去除试样表面油污及脏污。
（2）试样装配
在专用夹具上，用高温合金薄片和储能点焊法将试样装配定位，保证试样间的钎焊间隙在0.1mm。
（3）涂敷涂料
首先将粉状B-Ni55NbCoWCrAlSiMoTi钎料（-150目～-300目）与粘结剂混合调配成膏状钎料，粘结剂所占比例为12%。然后将膏状钎料装入涂敷器，最后将膏状钎料涂敷在试样待焊处，钎料涂敷量要能够填满钎焊间隙。
（4）烘干
将涂好钎料的试样放入DFH恒温烘干箱中180℃保温3h烘干。
（5）真空钎焊
将试样放到VEQ5654-6真空钎焊炉中进行钎焊。钎焊试验工艺参数如下：以20℃/min的速度升温至550℃，保温30min；以20℃/min的速度升温至1150℃，保温30min；再以20℃/min的速度升温至1230℃，保温60min；炉冷到1000℃以下，充2个巴的氩气快冷，冷却到80℃以下出炉。
将钎焊后的试样按标准拉伸试样进行加工，然后进行性能测试，钎焊接头拉伸性能测试是在AG－250KNE电子拉力试验机上进行的，测试钎焊接头在980℃的平均拉伸强度为220MPa。

Claims (1)

1.一种DD5单晶合金的钎焊方法，按照以下步骤进行：
（1）试样清理
对DD5单晶合金试样的待焊面采用机械打磨的方法清除表面氧化皮，然后依次用汽油、酒精将待焊试样清洗干净，去除试样表面油污及脏污；
（2）试样装配
在夹具上，用高温合金薄片和储能点焊法将试样装配定位，保证试样间的钎焊间隙在0.1mm；
其特征在于：
（3）涂敷钎料
首先将粒度为-150目～-300目粉状钎料与粘结剂混合调配成膏状钎料，粘结剂质量占膏状钎料的8～12%，然后将膏状钎料装入涂敷器，最后将膏状钎料涂敷在试样待焊处，钎料涂敷量要能够填满钎焊间隙；所述粉状钎料为B-Ni55NbCoWCrAlSiMoTi钎料；
（4）烘干
将涂好钎料的试样放入恒温烘干箱中在（130～180）℃保温（1～3）h烘干；
（5）真空钎焊
将试样放到真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊试验工艺参数如下：以5～20℃/min的速度升温至500～550℃，保温10～30min；以5～20℃/min的速度升温至1120～1160℃，保温10～30min；再以5～20℃/min的速度升温至1200～1230℃，保温20～60min；炉冷到1000℃以下，充1～2个巴的氩气快冷，冷却到80℃以下出炉。
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