压力对宽间隙钎焊接头组织与性能的影响

摘要

【目的】通常采用宽间隙钎焊方法修复航空发动机涡轮导向叶片裂纹损伤，而宽间隙钎焊接头在成型过程中易出现孔洞缺陷，导致钎焊接头高温力学性能下降。为抑制孔洞缺陷的形成，可在钎焊过程中施加一定压力抑制孔洞缺陷的产生，但钎焊压力对宽间隙钎焊接头组织与力学性能的影响机制尚不明确。【方法】采用不同钎焊压力制备宽间隙钎焊接头，采用拉伸试验、显微硬度表征、断口形貌观察、能谱分析与XRD分析等手段，揭示钎焊压力对宽间隙钎焊接头组织与力学性能的影响机制。【结果】在恒定钎焊温度下，当钎焊压力为10、20和50 kg且钎料与母材的质量比例为40∶60时，宽间隙钎焊接头的拉伸强度分别为436.57、411.76和381.95 MPa,即宽间隙钎焊接头的拉伸强度随钎焊压力的升高而下降。钎焊接头断面显微硬度与能谱分析结果表明，随着钎焊压力的增大，钎焊接头断面处降熔元素和活性元素浓度偏高且显微硬度明显增大，即钎焊压力的增大会造成钎焊接头的显微硬度分布不均匀，诱发明显的应力集中现象，进而导致钎焊接头的强度随钎焊压力的增大而降低。XRD分析结果证实，钎焊过程中施加的钎焊压力造成钎焊接头与母材产生了明显的晶格畸变，钎焊压力越大，晶格扭曲程度越高，晶格畸变闭塞了降熔元素和活性元素的扩散通道，不利于元素扩散，导致钎焊接头与母材组织中降熔元素和活性元素产生富集，从而引发显微硬度分布不均匀，致使钎焊接头强度下降。通过焊后热处理或提升钎焊温度，有助于缓解晶格扭曲程度进而加强元素扩散，从而改善钎焊接头的力学性能。【结论】在宽间隙钎焊接头制备过程中施加一定压力，有助于抑制钎焊接头组织中孔洞缺陷的形成，但要充分考虑钎焊压力与温度对晶格畸变的矛盾作用关系，避免因钎焊压力过高而降低元素扩散能力。钎焊温度的提升有利于增强元素扩散，改善钎焊接头显微硬度分布的不均匀性，进而达到提升钎焊接头力学性能的效果。

关键词

宽间隙钎焊接头 / 混合比例 / 钎焊压力 / 降熔元素扩散 / 力学性能 / 层状结构 / 共晶组织

基金资助

天津市教委科研计划项目(自然科学)(2022KJ073)