DZ40M合金粉與Co51CrNiSiW釬料混合粉鋪展性研究

摘 要：本文闡述了不同比例的DZ40M合金粉與Co51CrNiSiW釬料在DZ40M合金材料上的鋪展性能，分別從宏觀和微觀層面上對混合粉的鋪展性能做了觀測，為導向葉片的真空釬焊積累了寶貴的數據。

關鍵詞：DZ40M合金粉；混合粉；鋪展性

0 引言

DZ40M合金是一種定向凝固鈷基高溫合金，具有優良的抗熱疲勞性能、抗氧化及耐腐蝕性能，良好的持久、蠕變、疲勞等綜合力學性能，適合于制造具有復雜內腔結構的氣冷導向葉片。Co51CrNiSiW釬料主要用于導向葉片的焊接，具有很好的鋪展性能。如果單純使用Co51CrNiSiW釬料進行焊接，需要使用阻流劑將釬料的鋪展控制在一定的范圍內，如果阻流劑涂抹不到位極易造成釬料大范圍鋪展從而將導向葉片上的氣膜孔堵塞，造成導向葉片的報廢。將一定比例的DZ40M合金粉與Co51CrNiSiW釬料混合后制成的混合粉既能保證母材的綜合性能，又能將釬料的流動性控制在一定范圍內，所以研究不同比例的DZ40M合金粉與Co51CrNiSiW釬料在DZ40M合金材料上的鋪展性能，對于導向葉片的真空釬焊、減少堵孔數量有極其重要的意義。

1 問題描述

DZ40M合金是一種定向凝固鈷基高溫合金，主要成分見表1（質量百分比）[1]。

Co51CrNiSiW釬料主要用于導向葉片的焊接，主要成分見表2（質量百分比）[2]。

DZ40M合金主要用于制造導向葉片，為了保證焊接后的導向葉片力學性能與母材性能相當，所以選擇DZ40M合金粉作為填充材料。Co51CrNiSiW釬料用于導向葉片的焊接，有良好的鋪展性，但在焊接導向葉片時，其良好的鋪展性有可能造成導向葉片葉身氣膜孔的堵塞，導致導向葉片的報廢。將DZ40M合金粉混合進Co51CrNiSiW釬料后將釬料的濃度進行了稀釋，同時DZ40M合金粉高溫下不會隨釬料流動，在釬料鋪展時起到阻礙作用，可以在一定程度上抑制釬料的鋪展，但DZ40M合金粉混合進Co51CrNiSiW釬料時必須掌握一定的比例，DZ40M合金粉比例太小起不到抑制作用，比例太大則嚴重抑制釬料鋪展起不到填隙作用，焊接質量變差。

2 試驗內容

2.1 混合粉的配制及釬焊試驗

將DZ40M合金粉以40%、50%、60%（質量百分比）的比例與Co51CrNiSiW釬料進行混合，制成稀稠合適的膏狀物涂抹在2塊廢舊葉身上進行真空釬焊試驗，每塊葉身上涂抹三種不同比例的混合粉，混合粉的涂抹量相近，一件葉身進爐進行真空釬焊一次，另一件模擬補焊過程進爐進行真空釬焊三次，試驗編號及釬焊參數見表3。

2.2 試驗結果分析

試件出爐后分別采用目視和金相顯微鏡的方法對試件的宏觀形貌和微觀形貌進行比較分析，真空釬焊一次的試件宏觀形貌和微觀形貌見圖1。

從圖1中的a圖可以看出，三種比例的混合粉均沒有明顯的釬料大面積鋪展痕跡，在1-1位置的混合粉根部與葉身結合處有明顯的釬焊圓角存在，圓角的尺寸已經符合釬焊的合格驗收標準。1-2位置存在釬焊圓角但不是十分明顯，1-3位置則完全沒有釬焊圓角的存在。用金相顯微鏡放大50倍對混合物微觀組織進行比較觀察，可以看出釬料向葉身的浸潤深度為1-1位置>1-2位置>1-3位置，且1-3位置組織缺陷最多，1-1位置缺陷最少，1-2位置居中。

將真空釬焊三次試件模擬補焊過程在后續過程再連續釬焊兩次，試件宏觀形貌和微觀形貌見圖2。

從圖2可以看出，經過三次釬焊混合粉仍然沒有明顯的大面積鋪展，只是在向葉身進行緩慢的擴散，說明在后續的導向葉片焊接過程中，可以通過這種方法將釬料的鋪展控制在一定的區域，可以有效地避免氣膜孔堵塞情況的發生。

3 結論

經過試驗可以看出，在Co51CrNiSiW釬料中混入DZ40M合金粉可以有效地降低釬料的鋪展性能，但是合金粉的比例原則上不應超過50%，超過此比例后可能導致內部缺陷的增多以及釬料結合力的降低，最優比例應選擇在40%左右，此時的混合粉不論在結合力還是致密情況上都有比較優異的表現，在后續導向葉片焊接過程中應該重點選用40%的混合粉進行試驗。

參考文獻：

[1]袁曉玲.中國航空材料手冊[M].北京：中國標準出版社，2001.

[2]張啟運，莊洪壽主編.釬焊手冊[M].北京：機械工業出版社，1999.

作者簡介：苗淼（1976-），女，陜西西安人，工程碩士，工程師，研究方向： 燃氣輪機endprint