[发明专利]一种镍基片状中间层合金及其焊接方法

说明书

本发明公开了一种镍基片状中间层合金，涉及焊接技术领域。该镍基片状中间合金包括B1.5～3％、Hf1.5～3％、Nb0.5～3％、V0.5～3％、C0.08～0.1％、Al5.1～5.9％、Cr7.0～7.5％、Co12.0～12.5％、Mo1.4～1.7％、Ta6.6～7.0％、W5.0～5.3％以及余量为镍。此合金低于母材的固溶温度1270℃，具有良好的润湿性与扩散性，焊前初始间隙为0.10～0.20mm，焊后焊缝宽度为0.04～0.15mm。可实现IC10高温合金的大间隙瞬时液相扩散焊，解决大间隙TLP扩散焊高温强度不够的问题，焊后1000℃高温下，抗拉强度可以达到母材的80％以上。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，且特别涉及一种镍基片状中间层合金及其焊接方法。

背景技术

瞬态液相(TLP)扩散连接是一种介于熔焊和钎焊之间的连接技术，其原理是用一种特殊成分、熔化温度稍低的薄层中间层合金作为连接合金，在真空条件下加热，母材与中间层之间形成低熔点液相，液相均匀化扩散后等温凝固，最后形成组织均匀的焊缝接头。TLP扩散焊目前已广泛应用于镍基、钴基等多种高温合金的连接，特别是镍基合金的首选连接方法。TLP扩散焊采用的中间层合金是关系到焊接成败的重要因素。作为中间层合金首先应该与母材润湿性好，并且不易生成有害的金属间化合物，同时也要控制中间层合金组织均匀化所需时间的合理化。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。中间层合金成分的设计、优化及其制备工艺是当前研究的重要领域。

Ni3Al基化合物合金具有足够的持久强度和良好的热疲劳性能，以及高的抗氧化和抗腐蚀能力，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。

随着近年来工业生产的需要，往往需要实现大间隙连接，间隙过大使等温凝固的时间增加，不利于等温凝固和随后的均匀化的进行，而且容易产生脆性相和疏松，导致焊缝强度降低。合适的中间层厚度对焊接接头质量有着重要的影响，中间层过厚不利于等温凝固，中间层太薄，在加热阶段容易被固态扩散消耗完。设计中间层成分并优化其制备工艺以实现IC10高温合金在大间隙的可靠连接，进一步提高Ni3Al基高温合金的接头质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镍基片状中间层合金，此镍基片状中间层合金可实现IC10高温合金的大间隙瞬时液相扩散焊，有效的解决目前IC10高温合金所面临的大间隙TLP扩散焊高温强度不够的问题，焊后1000℃高温下，抗拉强度可以达到母材的80％以上。

本发明的另一目的在于提供一种镍基片状中间层合金的焊接方法，该方法利用了上述的镍基片状中间层合金进行焊接，可实现IC10高温合金的大间隙瞬时液相扩散焊，有效的解决目前IC10高温合金所面临的大间隙TLP扩散焊高温强度不够的问题，焊后1000℃高温抗拉强度可以达到母材的80％以上。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种镍基片状中间层合金，用于IC10高温合金大间隙TLP扩散焊作业，镍基片状中间层合金主要由按照重量百分比计的以下原料制成：

B1.5～3％、Hf1.5～3％、Nb0.5～3％、V0.5～3％、C0.08～0.1％、Al5.1～5.9％、Cr7.0～7.5％、Co12.0～12.5％、Mo1.4～1.7％、Ta6.6～7.0％、W5.0～5.3％以及余量为镍。

本发明提出一种镍基片状中间层合金的焊接方法，其包括：

将两个IC10棒材分别置于相对设置的两个不锈钢夹具中，以形成对焊棒材；

将厚度为0.1～0.2mm的镍基片状中间层合金设置于对焊棒材之间；

调节焊接温度与压力，使得焊接温度高于镍基片状中间层合金的熔点；