[发明专利]一种DD98同种镍基单晶高温合金的SPS扩散焊接方法

权利要求书

1.一种DD98同种镍基单晶高温合金的SPS扩散焊接方法，其特征在于：是以Ni-Cr-W-B-Si-Fe粉钎料作为中间过渡层，通过SPS技术对DD98同种镍基单晶高温合金进行固相扩散焊接，从而获得DD98与DD98同种镍基单晶高温合金接头，包括以下步骤：

(1)对待焊的DD98镍基单晶高温合金进行表面处理；即对DD98镍基单晶高温合金的待焊面进行去除油污、预磨、抛光及超声波清洗并干燥的处理；

(2)将两块待焊DD98镍基单晶高温合金和中间层Ni-Cr-W-B-Si-Fe粉钎料按照石墨压头-石墨垫片-待焊DD98镍基单晶高温合金-Ni-Cr-W-B-Si-Fe粉钎料-待焊DD98镍基单晶高温合金-石墨垫片-石墨压头装配到石墨模具中；

(3)将装有待焊件的石墨模具置入放电等离子烧结系统中，并用保温碳毡包裹石墨模具，调整红外测温仪镜头对准模具测温孔，连接压力调节至10MPa，打开真空泵和充气泵使炉内真空度达到要求，然后通入直流脉冲电流开始升温，升温速率100℃/min，升温至连接温度950～1000℃时开始保温，保温时间为0～5min；随后降温冷却凝固，以完成DD98镍基单晶高温合金之间的SPS固相扩散连接；

所述方法获得了由Ni基固溶体和(Ni,Cr)₃(Mo,W)₃C为主的反应相和细碎的M₅B₃组成的高质量焊缝组织，所述M₅B₃中M为Ni，W，Cr元素。

2.根据权利要求1所述的DD98同种镍基单晶高温合金的SPS扩散焊接方法，其特征在于，所述Ni-Cr-W-B-Si-Fe粉钎料中的各元素重量分数的组分为：Cr占8～12％，W占11-14％，B占1-4％，Si占2-4％，Fe占2-5％，余量为Ni。

3.根据权利要求1所述的DD98同种镍基单晶高温合金的SPS扩散焊接方法，其特征在于，所述表面处理的过程为：先将待焊DD98镍基单晶高温合金置于丙酮中超声清洗以除去其表面的油污；然后依次采用320#、600#、800#、1000#、1500#SiC砂纸对DD98镍基单晶高温合金的待焊面进行打磨处理；随后采用3μm金刚石抛光剂进行抛光处理；最后将DD98镍基单晶高温合金置于酒精中进行超声清洗并干燥。

4.根据权利要求1所述的DD98同种镍基单晶高温合金的SPS扩散焊接方法，其特征在于，所述保温碳毡厚度为：5mm，以降低整个焊接过程温度不均匀带来的不利影响。

5.根据权利要求1所述的DD98同种镍基单晶高温合金的SPS扩散焊接方法，其特征在于，所述真空度达到要求，其过程为：先打开真空泵抽到10Pa，然后进行充入氮气至10000Pa，重复以上过程三次，最后使真空度至10000Pa。

6.根据权利要求1所述的DD98同种镍基单晶高温合金的SPS扩散焊接方法，其特征在于，所述降温冷却凝固的过程为：从连接温度随炉自然降温至室温。

7.根据权利要求2所述的DD98同种镍基单晶高温合金的SPS扩散焊接方法，其特征在于，所述Ni-Cr-W-B-Si-Fe粉钎料是通过将称好的Ni粉、Cr粉、W粉、B粉、Si粉和Fe粉研磨混合后采用真空感应熔炼结合雾化方式制备而得。

8.根据权利要求2所述的DD98同种镍基单晶高温合金的SPS扩散焊接方法，其特征在于，所述Ni-Cr-W-B-Si-Fe粉钎料中的各元素重量分数的组分为：Cr占10％，W占11％，B占1.5％，Si占3％，Fe占2.5％，余量为Ni粉。

9.根据权利要求1所述的一种DD98同种镍基单晶高温合金的SPS扩散焊接方法，其特征在于，制得的合金接头的室温剪切性能达301MPa。