一种TLP扩散焊用粉末中间层及其焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种TLP扩散焊用粉末中间层及其焊接方法，涉及焊接技术领域。该TLP扩散焊用粉末中间层，用于IC10高温合金的焊接作业，TLP扩散焊用粉末中间层主要通过以下重量百分数计的原料制备得到：X％的第一镍基合金粉；(100‑x)％的第二镍基合金粉其中，x的范围为5～95。该TLP扩散焊用粉末中间层具有良好的润湿性与扩散性，焊后间隙为0.02mm～0.05mm，且可实现IC10高温合金的瞬时液相扩散焊，焊缝强度高。

【技术实现步骤摘要】
一种TLP扩散焊用粉末中间层及其焊接方法
本专利技术涉及焊接
，且特别涉及一种TLP扩散焊用粉末中间层及其焊接方法。
技术介绍
TLP连接是将中间层(粉末状或固相)放在待焊材料表面之间，中间层加热达到熔点或者中间层和母材相互扩散形成共晶反应产物而形成一种低熔点的液相合金填充焊缝间隙，通过降熔元素和溶质原子向母材中扩散，从而发生等温凝固；延长保温时间使组织和成分进一步均匀化，形成可靠的连接。因此，中间层的合金成分和形态对母材焊接接头性能都有着决定性的作用。Ni3Al金属间化合物由于具有高的熔点、良好的抗高温氧化性、较高的高温强度和蠕变抗力以及比强度大等特点，一直是国内外学者研究最多的金属化合物之一，IC10合金作为国内定向凝固高温合金，具有良好的抗氧化、耐腐蚀性能，高温下定向凝固合组织稳定，可用于航空发动机涡轮导向叶片的制造。设计中间层成分并优化其制备工艺以实现IC10高温合金的可靠连接，进一步提高Ni3Al基高温合金的接头质量是当前研究的重要领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种TLP扩散焊用粉末中间层，该TLP扩散焊用粉末中间层具有良好的润湿性与扩散性，焊后间隙为0.02mm～0.05mm，且可实现IC10高温合金的瞬时液相扩散焊，焊缝强度高。本专利技术的另一目的在于提供一种TLP扩散焊用粉末中间层的焊接方法，利用了上述的TLP扩散焊用粉末中间层进行焊接，焊后间隙为0.02mm～0.05mm，且可实现IC10高温合金的瞬时液相扩散焊，焊缝强度高。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种TLP扩散焊用粉末中间层，用于IC10高温合金的焊接作业，TLP扩散焊用粉末中间层主要通过以下重量百分数计的原料制备得到：X％的第一镍基合金粉；(100-x)％的第二镍基合金粉。本专利技术提出一种如上述的TLP扩散焊用粉末中间层的焊接方法，包括：将清理后待焊的IC10棒材置于不锈钢夹具中，形成对焊棒材；将质量百分数为x％的第一镍基合金粉与(100-x)％的第二镍基合金粉制备得到的TLP扩散焊用粉末中间层设置于对焊棒材之间；调节焊接温度与压力范围参数；对待焊的IC10棒材形成的对焊棒材进行焊接，并在焊接后保持预设时间。本专利技术实施例的TLP扩散焊用粉末中间层及其焊接方法的制作工艺的有益效果是：1)本专利技术的实施例提供的第一镍基合金粉与第二镍基合金粉混合配比后形成TLP扩散焊用粉末中间层，其中第一镍基合金粉与第二镍基合金粉是在IC10母材成分元素的基础，在较大的成分范围内配比而成，低于母材的固溶温度1270℃；2)本专利技术的实施例提供的第一镍基合金粉与第二镍基合金粉状混合中间层具有良好的润湿性与扩散性，焊后间隙为0.02mm～0.05mm；3)本专利技术的实施例提供的第一镍基合金粉与第二镍基合金粉，可根据不同的焊接工艺需求，进行较大范围内的成分配比调整。综上，该TLP扩散焊用粉末中间层具有良好的润湿性与扩散性，焊后间隙为0.02mm～0.05mm，且可实现IC10高温合金的瞬时液相扩散焊，焊缝强度高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的IC10高温合金力学对接试验装配图以及常温拉伸试样模型示意图；图2为本专利技术实施例提供的第二镍基合金粉的DSC融化曲线；图3为本专利技术实施例提供的IC10用镍基中间层合金TLP扩散焊中间焊缝形貌图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的TLP扩散焊用粉末中间层及其焊接方法进行具体说明。本专利技术的实施例提供了一种TLP扩散焊用粉末中间层，用于IC10高温合金的焊接作业，TLP扩散焊用粉末中间层主要通过以下重量百分数计的原料制备得到：X％的第一镍基合金粉；(100-x)％的第二镍基合金粉。其中，第一镍基合金粉通过气雾法制备得到，且第一镍基合金粉的粒度为200～500目。并且，第一镍基合金粉中的各元素成分重量百分比为W5.9～6.5％、Al7.3～7.8％、Cr8.8～9.3％、Hf1.2～1.9％、Mo1.4～1.9％、Co15.1～15.8％、Ta7.5～8.2％、C0.05～0.2％以及余量为镍。其中，第二镍基合金粉通过气雾法制备得到，且第二镍基合金粉的粒度为200～500目。并且，第二镍基合金粉中的各元素成分重量百分比为Cr8.2～8.7％、Co10.1～10.8％、Mo2.5～3.0％、B2.9～3.4％、Hf0.9～1.4％、Si0.3～0.8％、Ti0.4～0.6％、W9.1～9.8％、Al3.1～3.7％以及余量为镍。同时，根据上述叙述，在制备此TLP扩散焊用粉末中间层的过程中，可以采用以下步骤：1)第一镍基合金粉的配制通过气雾法制备成的合金粉末，合金粉粒度为200～500目。其各元素化学成分重量百分比为：W5.9～6.5％、Al7.3～7.8％、Cr8.8～9.3％、Hf1.2～1.9％、Mo1.4～1.9％、Co15.1～15.8％、Ta7.5～8.2％、C0.05～0.2％，其余为镍。2)第二镍基合金粉的配制通过气雾法制备成的合金粉末，合金粉粒度为200～500目。其各元素化学成分重量百分比为：Cr8.2～8.7％、Co10.1～10.8％、Mo2.5～3.0％、B2.9～3.4％、Hf0.9～1.4％、Si0.3～0.8％、Ti0.4～0.6％、W9.1～9.8％、Al3.1～3.7％，其余为镍。3)第一镍基合金粉+第二镍基合金粉混合配比按照x％第一镍基合金粉+(100-x)％第二镍基合金粉成分配比，制备成适合于IC10高温合金TLP扩散焊中间层。IC10高温合金TLP扩散焊用粉状混合中间层合金熔点温度为：1110.5～1240.7℃。对于待焊的IC10高温合金，就是以Ni3Al为基体，采用多种合金元素进行复合强化，追求合金较好的综合性能。表1是镍基高温合金中合金元素及其作用。表1镍基高温合金是以奥氏体γ为基体，具有面心立方结构，析出相γ'是共格有序的面心立方金属间化合物，Ni3Al就是γ'的一种。第一镍基合金粉的成分与IC10高温合金的成分相似。第二镍基合金粉是以Ni3Al母材元素中的Ni、Cr、Co、W和B多种元素为基，在较大的成分范围内配比而成。按照x％第一镍基合金粉+(100-x)％第二镍基合金粉成分配比，制备成适合于IC10高温合金TLP扩散焊粉状中间层。混合配比而成的中间层，因为加入的合金元素与母材的成分相近，在焊接过程中，随着元素的相互扩散，焊缝和母材的成分易实现均匀化，形成成分和组织均匀的接头,有利于接头力学性能的提高。在焊接过程中，低熔点的第二镍基合金粉先熔化，融化的液相将焊缝分割为若干小间隙，在毛细作用下，液相钎料在小间隙内铺展。同时由于焊接温度低于高熔点的第一镍基合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TLP扩散焊用粉末中间层，用于IC10高温合金的焊接作业，其特征在于，所述TLP扩散焊用粉末中间层主要通过以下重量百分数计的原料制备得到：X％的第一镍基合金粉；(100‑x)％的第二镍基合金粉，其中，x的范围为5～95。

【技术特征摘要】
1.一种TLP扩散焊用粉末中间层，用于IC10高温合金的焊接作业，其特征在于，所述TLP扩散焊用粉末中间层主要通过以下重量百分数计的原料制备得到：X％的第一镍基合金粉；(100-x)％的第二镍基合金粉，其中，x的范围为5～95。2.根据权利要求1所述的TLP扩散焊用粉末中间层，其特征在于：所述第一镍基合金粉通过气雾法制备得到，且所述第一镍基合金粉的粒度为200～500目。3.根据权利要求1或2所述的TLP扩散焊用粉末中间层，其特征在于：所述第一镍基合金粉中的各元素成分重量百分比为W5.9～6.5％、Al7.3～7.8％、Cr8.8～9.3％、Hf1.2～1.9％、Mo1.4～1.9％、Co15.1～15.8％、Ta7.5～8.2％、C0.05～0.2％以及余量为镍。4.根据权利要求1所述的TLP扩散焊用粉末中间层，其特征在于：所述第二镍基合金粉通过气雾法制备得到，且所述第二镍基合金粉的粒度为200～500目。5.根据权利要求1或4所述的TLP扩散焊用粉末中间层，其特征在于：所述第二镍基合金粉中的各元素成分重量百分比为Cr8.2～8.7％、Co10.1～10.8％、Mo2.5～3.0％、B2.9～3.4％、Hf0.9～1.4％、Si0.3～0.8％、Ti0.4～0.6％、W9.1～9.8％、Al3.1～3.7％以及余量为镍。6.根据权利要求1所述的TLP扩散焊用粉末中间层，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琪，刘凤美，侯斌，易耀勇，戴宗倍，秦红波，赵运强，王春桂，
申请(专利权)人：广东省焊接技术研究所广东省中乌研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44