ZSC復合材料與GH99鎳基高溫合金釬焊工藝及機理研究.pdf

1、ZSC復合材料具有高熔點、高強度、高熱導率和電導率以及優(yōu)良的高溫抗氧化性,實現(xiàn)其和GH99鎳基高溫合金的連接可應用于鼻錐、機翼前緣等空間飛行器熱防護系統(tǒng)。但是,ZSC與GH99在釬焊過程中可相互作用發(fā)生劇烈的溶解反應,惡化接頭組織和力學性能。本文從界面反應控制的角度制備了NiCrNb釬料和HEA-0.8Ti高熵體系釬料。研究了釬焊工藝參數(shù)對接頭界面組織及力學性能的影響規(guī)律,優(yōu)化了連接工藝;揭示了界面反應控制的熱力學條件。針對ZSC與GH

2、99熱膨脹系數(shù)差異大的問題設計了網(wǎng)狀復合中間層結構緩解接頭殘余應力。
　　元素Ni與ZSC復合材料的界面溶解—反應會使復合材料母材發(fā)生一定的金屬化轉(zhuǎn)變,并在釬縫組織中生成大量脆性硼化物和硅化物,削弱接頭性能。Ti、Cr等活性元素與ZSC復合材料的有效界面反應可以從熱力學和動力學上對該溶解反應進行抑制。使用NiCrNb釬料作中間層,在1190℃,保溫20min的工藝參數(shù)下, Ni與ZSC復合材料的界面溶解—反應被有效抑制,接頭抗剪強

3、度最高為48MPa。但NiCrNb釬料釬焊接頭組織和力學性能受工藝參數(shù)變化的影響較大,連接質(zhì)量不穩(wěn)定。
　　采用電弧熔煉的方法制備FeCoNiCuCr五元高熵合金,并與Ti箔復合成HEA-0.8Ti復合箔片高熵釬料,釬料熔點為1120℃。采用HEA-0.8Ti復合箔片高熵釬料釬焊ZSC與GH99,接頭典型界面結構為:ZSC/TiB/CrB+Cr B+Cr B253/FCC+TiC/FCC/GH99。高熵合金所具有的高熵效應和延遲擴

4、散效應,使接頭組織性能在較寬的工藝范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。在1180℃,保溫60min時所得接頭室溫和800℃高溫抗剪強度最高,分別可達71MPa和48MPa。
　　設計網(wǎng)狀復合中間層結構緩解接頭殘余熱應力,通過改變金屬網(wǎng)種類以及孔隙填充相成分實現(xiàn)中間層線膨脹系數(shù)和彈塑性變形能力的良好匹配以及釬焊連接面積的預置可控。采用Nb網(wǎng),Ni網(wǎng)+W,Ni網(wǎng)+YO23三種類型的網(wǎng)狀復合中間層結構釬焊ZSC和GH99,所得接頭抗剪強度分別可達80MPa