CN108857113A - 一种镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法。该方法包括板件制备及装配，扩散连接前处理，扩散连接过程控制和后期处理等步骤。本发明提出的一种镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法是在高温高压条件下，使连接界面处的原子快速移动、相互扩散，最终连接处紧密接触，成形镍基高温合金的通道结构。用这种方法能够保证界面连接强度和连接效果，实现零件的有效连接，并最大限度保持零件母材的高温性能。

Description

一种镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法

技术领域

本发明属于镍基高温合金加工制造领域，特别是涉及镍基高温合金内部多通道结构的制造及连接成形方面。

背景技术

在制备具有通道结构的镍基高温合金零件时，传统的制造技术加工存在困难；采用3D打印技术可实现零件成形，但对技术水平、粉末材料制备和精密设备要求较高，且不能保证成形后通道的表面质量，在镍基高温合金的制造领域应用还较少。而往往采用后期熔焊、摩擦焊、钎焊等连接方法，实现镍基高温合金通道结构零件制备。但接头性能较差，存在气孔和裂纹等现象，大大影响了零件的高温工作性能。

热等静压扩散连接技术，是在高温、高压的作用下，被连接材料的原子快速移动、相互扩散，最终材料在表面紧密接触，在固态下连接在一起的工艺。相比于传统的焊接、钎焊等技术，该技术具有连接强度高、微观结构完整、扭曲度小、能实现不同材料之间的连接等优点。这项技术能实现零件的有效连接并最大限度保持零件母材的高温性能等，其产品应用领域在不断扩大，特别是在航空航天特殊高温耐热部件的制造领域已取得运用。

发明内容

本发明提供的镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法，包括按顺序进行的下列步骤：

1)板件制备。根据镍基高温合金通道结构件的特征制备出通道结构板件和下平面结构板件，下平面结构板件与通道结构板件进行配合，具有定位卡槽和凸台结构。

2)板件装配。将通道结构板件装配在下平面结构板件上。

3)真空处理与密封。装配后，采用真空电子束焊对装配后的板件抽真空和封焊。

4)热等静压扩散连接。将上述封焊好的板件放进热等静压设备，在高温高压环境下，使镍基高温合金板件之间发生扩散连接，生成连接件的半成品。

5)后期加工。利用机械加工的方法，去除余料，得到最终镍基高温合金通道结构件。

6)所述步骤1中,镍基高温合金板件的材料为GH600、GH4169等镍基合金；通道、定位卡槽、凸台采用铣床进行加工；为保证连接件尺寸精度，以通道结构板件尺寸为基准加工，板件之间符合间隙配合，可滑动分离；表面进行抛磨处理，使表面平整光滑。

7)所述步骤2中，装配前进行超声丙酮清洗，保持板件结构的接触面清洁平整。

8)所述步骤3中，真空电子束封焊过程中，炉腔真空度须达到10^-3Pa以上，调整好电子束强度，避免板件焊透。且焊缝完整无气孔，保证内部密封。

9)所述步骤4中，热等静压处理过程中，升温升压2h至温度1000～1100℃，压力30～40MPa，保温保压1h，再放气泄压，降压后随炉冷却，降温到室温时长为8～12小时。

10)本发明提供的镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法是在真空高温高压条件下，接触面发生塑性变形和原子扩散以实现有效连接，结合板件之间定位和限位作用，完成通道结构特征，用这种方法能够保证界面连接强度，实现零件的有效连接，并最大限度保持零件母材的高温性能。

附图说明

图1为采用本发明提供的一种镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法成形零件时所成形的零件结构示意图，包括外轮廓和内部通道结构截面。

图2为采用本发明提供的一种镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法成形零件时的镍基高温合金通道结构板件1和下平面结构板件2的示意图。

图3为采用本发明提供的一种镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法成形零件时零件装配示意图。

图4为采用本发明提供的一种镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法成形零件时成形后半成品的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明提供的镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法进行详细说明。

如图1—图4所示，本发明提供的镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法包括

按顺序进行的下列步骤：

1)根据镍基高温合金通道结构零件5的特征制备出通道结构板件1和下平面结构板件2，材料为GH600、GH4169等镍基合金，下平面结构板件2与通道结构板件1进行配合，具有定位卡槽和凸台结构。通道、定位卡槽、凸台采用铣床进行加工；为保证连接件尺寸精度，以通道结构板件1尺寸为基准加工，板件之间符合间隙配合，可滑动分离；表面进行抛磨处理，使表面平整光滑。

2)板件装配前进行超声丙酮清洗，保持板件结构的接触面清洁平整。将通道结构板件1装配在下平面结构板件2上。

3)装配后，采用真空电子束焊对装配后的板件抽真空和封焊。真空电子束封焊过程中，炉腔真空度须达到10^-3Pa以上，调整好电子束强度，避免板件焊透。且焊缝3完整无气孔，保证内部密封。

4)将上述封焊好的板件放进热等静压设备，在高温高压环境下，使镍基高温合金板件之间发生扩散连接，生成连接件的半成品4。热等静压处理过程中，升温升压2h至温度1000～1100℃，压力30～40MPa，保温保压1h，再放气泄压，降压后随炉冷却，降温到室温时长为8～12小时。

5)利用机械加工的方法，去除余料，得到镍基高温合金通道结构件5。

6)根据所成形的镍基高温合金通道结构零件的材料、结构、尺寸和特征的不同，相应的板件的形状也不同，热等静压扩散连接的工艺参数将进行相应的调整。

Claims (5)

1.一种镍基高温合金通道结构扩散连接成形方法，其特征在于：所述的镍基高温合金通道结构零件通过同材料板件扩散连接形成整体多通道结构，包括按顺序进行的下列步骤：

1)根据镍基高温合金通道结构件(5)的特征制备出通道结构板件(1)和下平面结构板件(2)，下平面结构板件(2)与通道结构板件(1)进行配合，具有定位卡槽和凸台结构。

2)将通道结构板件(1)装配在下平面结构板件(2)上。

3)装配后，采用真空电子束焊对装配后的板件抽真空和封焊。

4)将上述封焊好的板件放进热等静压设备，在高温高压环境下，使镍基高温合金板件之间发生扩散连接，生成连接件的半成品(4)。

5)利用机械加工的方法，去除余料，得到最终镍基高温合金通道结构件。

2.权利要求1所述的镍基高温合金板件的材料为GH600、GH4169等镍基合金；通道、定位卡槽、凸台采用铣床进行加工；为保证连接件尺寸精度，以通道结构板件尺寸为基准加工，板件之间符合间隙配合，可滑动分离；表面进行抛磨处理，使表面平整光滑。

3.权利要求1所述的装配前进行超声丙酮清洗，保持板件结构的接触面清洁平整。

4.权利要求1所述的真空电子束封焊过程中，炉腔真空度须达到10^-3Pa以上，调整好电子束强度，避免板件焊透。焊缝(3)完整无气孔，保证内部密封。

5.权利要求1所述的热等静压处理过程中，升温升压2h至温度1000～1100℃，压力30～40MPa，保温保压1h，再放气泄压，降压后随炉冷却，降温到室温时长为8～12小时。