[发明专利]一种采用Pd-Si复合钎料钎焊连接DD98M单晶高温合金的方法

说明书

本发明涉及一种采用Pd‑Si复合钎料钎焊连接DD98M单晶高温合金的方法，它选取固定质量比的箔状Pd和粉状Si作为Pd‑Si复合钎料，将DD98M和箔状Pd和粉状Si按照DD98M‑Pd‑Si‑Pd‑DD98M的顺序装配后放入真空钎焊炉中加热钎焊，钎焊结束后降温，在降温阶段钎缝内形成Pd₄Si、Ni基固溶体及Al₂Pd₅等组织，实现DD98M单晶高温合金的连接。本发明的焊接技术得到的接头室温剪切强度为338MPa，700℃高温下热处理240h后剪切强度为328MPa，满足实际使用要求。本发明通过钎焊技术实现了航空发动机涡轮单晶叶片的高质量连接，具有对母材破坏小、接头强度高、可在700℃高温下稳定使用等优点，一定程度上促进了航空发动机制造水平的提升。

技术领域

本发明属于钎焊连接技术领域，具体涉及一种采用Pd-Si复合钎料钎焊连接DD98M单晶高温合金的方法，该方法可以得到在高温下稳定使用的接头。

背景技术

航空发动机是一种为航空飞行器提供动力的热力机械，具有高度复杂的结构，其制造水平直接影响着航空器的性能和稳定性。为提高进口温度进而提升推重比，其重要部件之一的涡轮叶片的材料目前主要采用镍基单晶高温合金，例如DD98M。由于单晶叶片采用复合冷却的空心结构，内部型腔结构极其复杂，难以采用型芯直接铸造，通常采用两半对开或组合式空心叶片方法来解决脱芯问题，如何实现这两部分空心叶片之间的可靠连接至关重要，目前尚见类似报道。

发明内容

针对现在技术中存在的连接问题，本发明旨在提供一种对母材破坏性小、操作简单、接头强度高、可在高温下稳定使用的采用Pd-Si复合钎料钎焊连接DD98M单晶高温合金的方法。

所述的一种采用Pd-Si复合钎料钎焊连接DD98M单晶高温合金的方法，其特征在于选取固定质量比的箔状Pd和粉状Si作为Pd-Si复合钎料，将DD98M和箔状Pd和粉状Si按照DD98M-Pd-Si-Pd-DD98M的顺序装配后放入真空钎焊炉中加热钎焊，钎焊结束后降温实现两片DD98M单晶高温合金连接。

所述的采用Pd-Si复合钎料钎焊连接DD98M单晶高温合金的方法，其特征包括如下步骤：

1）剪取两片与DD98M待连接面形状一致的Pd箔，并按照质量比用分析天平称取对应质量比的Si粉；

2）按照DD98M-Pd-Si-Pd-DD98M的装备顺序，先将一片Pd箔用502胶贴在DD98M待连接面上，然后将称好的Si粉用羟乙基纤维素有机胶调成糊状，均匀涂抹在整个贴好的Pd箔面上得到Si粉层Si粉层，等待2-4分钟后在Si粉层上贴上另一片Pd箔，最后将另一个DD98M的待连接面涂上502胶并倒扣上去，装配完成后放入真空钎焊炉内加热，Si粉用羟乙基纤维素有机胶调成糊状至能粘在Pd箔上即可；

3）首先以8~12℃/min的速度均匀升温至300℃并保温25~35min，使502及羟乙基纤维素有机胶充分挥发；

4）再以8~12℃/min的速度均匀升温至900℃并保温8~12min，使整个试样受热均匀；

5）再以8~12℃/min的速度均匀加热至钎焊温度1000~1100℃后保温10~30min，Pd和Si相互作用熔化成液相形成钎缝熔合区，随后DD98M中的Ni、Al、Cr、Co、W等元素逐渐向钎缝熔合区内溶解并相互扩散；

6）以5~8℃/min的速度均匀降温至200~400℃，降温过程中钎缝内形成Pd₄Si、Ni基固溶体以及Al₂Pd₅等组织；

7）将步骤6）的试样随炉冷却至室温，得到钎焊连接的DD98M单晶高温合金。

所述的采用Pd-Si复合钎料钎焊连接DD98M单晶高温合金的方法，其特征在于步骤1）中Pd箔和Si粉的质量比为16~25:1。