對(duì)于高溫合金，把合金元素及化合物充分固溶于基體內(nèi)，才能獲得良好的高溫性能。本文主要介紹了INCO718 高溫合金的應(yīng)用及工藝特點(diǎn)，并對(duì)該材料的焊接性能進(jìn)行了深入的研究分析，總結(jié)出高溫合金表面氧化問題、釬焊熱循環(huán)的影響、釬料與釬焊金屬成分的影響、焊縫間隙和釬料量的多少、釬焊溫度的影響以及真空釬焊設(shè)備的性能，都將直接決定著INCO718 高溫合金釬焊接頭的焊接質(zhì)量。本文著重闡述了高溫合金表面氧化問題的解決和不同牌號(hào)的釬料對(duì)于高溫合金釬焊質(zhì)量的影響。

釬焊是一種古老的連接方法,經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程,在各種焊接方法發(fā)明后,曾出現(xiàn)用其他焊接方法代替釬焊的趨勢。然而,近幾十年,釬焊在現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)上獲得了極大的發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用。無論在釬焊方法上, 還是釬料及釬劑成份上都不斷有新的進(jìn)展。它在航天、航空、汽車、化工、機(jī)械、電子和家電以及吞噬星空等軍用、民用工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用, 是當(dāng)今高技術(shù)中一項(xiàng)精密的連接技術(shù)。釬焊與熔焊、壓焊共同構(gòu)成了現(xiàn)代焊接技術(shù)的三大主要組成部分。

釬焊是通過將零件和釬料加熱，使液相線溫度比母材固相線溫度低的釬料熔化，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互溶解和擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)連接零件的方法。同熔焊方法相比，釬焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1) 釬焊接頭平整光滑，外形美觀。

(2) 釬焊加熱溫度較低，對(duì)母材組織和性能的影響較小。

(3) 焊件變形較小，尤其是采用均勻加熱(如爐中釬焊) 的釬焊方法，焊件的變形可減小到z*低程度，容易保證焊件的尺寸精度。

(4) 某些釬焊方法一次可焊成幾十條或成百條釬縫，生產(chǎn)率高。

(5) 可以實(shí)現(xiàn)異種金屬或合金間以及金屬與非金屬間的連接。

1、高溫合金釬焊的特點(diǎn)及工藝要點(diǎn)

1.1、釬焊特點(diǎn)

對(duì)于高溫合金，把合金元素及化合物充分固溶于基體內(nèi)，才能獲得良好的高溫性能。因此，高溫合金釬焊溫度應(yīng)與其固溶、擴(kuò)散溫度相一致，并對(duì)溫度要嚴(yán)格控制。而釬焊保溫時(shí)間要適當(dāng)長一些，以保證釬料組分向基體材料充分?jǐn)U散和溶解。如果溶解于基體中的合金元素和化合物在冷卻過程中析出量較多，則會(huì)削弱其強(qiáng)化作用，因此釬焊后冷卻速率要適當(dāng)快一些。這類合金釬焊之后，大部分還要進(jìn)行擴(kuò)散、失效或退火處理。

1.2、釬焊的工藝要點(diǎn)

(1) 高溫合金釬焊之前，要認(rèn)真去除表面氧化物。

(2) 高溫合金釬焊溫度一般要盡可能與其熱處理制度相一致。如果材料熱處理制度無特殊要求，可根據(jù)使用的釬料確定釬焊溫度。

(3) 真空度應(yīng)控制在10- 2 Pa 以上，以防止高溫合金表面在加熱過程中形成新的氧化物。

(4) 釬焊后冷卻條件要根據(jù)其熱處理制度而確定。

2、INCO718高溫合金焊接性研究

INCO718，性能特點(diǎn)：在650℃以下有屈服強(qiáng)度高、塑性好的特點(diǎn)，并有較高的耐蝕、耐輻照和抗氧化性能。焊接性好，易于成形。

適用于：深冷下（- 196℃~- 253℃）的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料，以及350℃~700℃工作的抗氧化熱強(qiáng)材料、反應(yīng)堆中的抗輻照結(jié)構(gòu)材料。

這種令人神往的合金是由國際鎳公司于1959 年在其位于紐約州Suffern 的實(shí)驗(yàn)室和位于西弗吉尼亞州Huntington 的工廠開發(fā)出來的。合金加鈮是為了提高在高溫條件下合金的強(qiáng)度。強(qiáng)化機(jī)理在于合金熱處理時(shí)，鎳基體中析出金屬間化合物（Ni3Nb）。雖然還有其他的強(qiáng)化手段，但人們發(fā)現(xiàn)鈮可以防止機(jī)件在z*終加工時(shí)，尤其在焊接時(shí)出現(xiàn)應(yīng)力裂紋。因?yàn)殁墝?duì)時(shí)效反應(yīng)緩慢，機(jī)件在產(chǎn)生裂紋之前可以加熱消除應(yīng)力。

INCO718 材料是一種以鈮和鋁、鈦進(jìn)行沉淀強(qiáng)化的合金，在低溫和700℃以下具有很高的屈服強(qiáng)度和較高的持久強(qiáng)度，并且具有較好的組織穩(wěn)定性，成型性，焊接性能良好，焊后在930℃～980℃退火消除應(yīng)力。其化學(xué)成分見表1。目前，隨著INCO718 材料應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，該合金已得到了迅速的發(fā)展。INCO718 材料主要用于700℃以下工作的航空發(fā)動(dòng)機(jī)上復(fù)雜的鈑金焊接件、壓氣機(jī)盤、渦輪盤和葉片、機(jī)匣等，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部件及低溫和超低溫結(jié)構(gòu)件。如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料室、燃料導(dǎo)管、渦輪泵等。

表1 INCO718 材料的化學(xué)成分

5、結(jié)論

合理的焊接過程控制和優(yōu)化的焊接參數(shù)等工藝系統(tǒng)對(duì)零件的焊接質(zhì)量具有決定作用。

（a）嚴(yán)格清理零件；

（b）零件表面鍍鎳；

（c） 釬料應(yīng)使用AMS4777+B50TF17 的混合膏狀釬料配合AMS4777 膏狀釬料焊接環(huán)焊縫，AMS4777 粘帶釬料配合AMS4777 膏狀釬料焊接蜂窩結(jié)構(gòu)；

（d）釬焊真空度優(yōu)于1×10- 2 Pa；

（e）釬焊溫度為1035±5℃；

（f）焊接保溫時(shí)間為15±3 min；

（g） 冷卻方式為隨爐冷至980℃之后回充0.13 Pa 的氬氣進(jìn)行冷卻，冷至低于60℃出爐；

（h） 必須使用工件熱電偶監(jiān)控工件的實(shí)際溫度。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國焊接學(xué)會(huì)，焊接手冊(cè)（第2 卷）材料的焊接[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.
[2] 莊鴻壽,E.羅格夏特.高溫釬焊[M].北京:國防工業(yè)出版社，1988.
[3] 張啟運(yùn),莊鴻壽.釬焊手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008:235- 265.