DZ40M合金粉与Co51CrNiSiW钎料混合粉铺展性研究

摘 要：本文阐述了不同比例的DZ40M合金粉与Co51CrNiSiW钎料在DZ40M合金材料上的铺展性能，分别从宏观和微观层面上对混合粉的铺展性能做了观测，为导向叶片的真空钎焊积累了宝贵的数据。

关键词：DZ40M合金粉；混合粉；铺展性

0 引言

DZ40M合金是一种定向凝固钴基高温合金，具有优良的抗热疲劳性能、抗氧化及耐腐蚀性能，良好的持久、蠕变、疲劳等综合力学性能，适合于制造具有复杂内腔结构的气冷导向叶片。Co51CrNiSiW钎料主要用于导向叶片的焊接，具有很好的铺展性能。如果单纯使用Co51CrNiSiW钎料进行焊接，需要使用阻流剂将钎料的铺展控制在一定的范围内，如果阻流剂涂抹不到位极易造成钎料大范围铺展从而将导向叶片上的气膜孔堵塞，造成导向叶片的报废。将一定比例的DZ40M合金粉与Co51CrNiSiW钎料混合后制成的混合粉既能保证母材的综合性能，又能将钎料的流动性控制在一定范围内，所以研究不同比例的DZ40M合金粉与Co51CrNiSiW钎料在DZ40M合金材料上的铺展性能，对于导向叶片的真空钎焊、减少堵孔数量有极其重要的意义。

1 问题描述

DZ40M合金是一种定向凝固钴基高温合金，主要成分见表1（质量百分比）[1]。

Co51CrNiSiW钎料主要用于导向叶片的焊接，主要成分见表2（质量百分比）[2]。

DZ40M合金主要用于制造导向叶片，为了保证焊接后的导向叶片力学性能与母材性能相当，所以选择DZ40M合金粉作为填充材料。Co51CrNiSiW钎料用于导向叶片的焊接，有良好的铺展性，但在焊接导向叶片时，其良好的铺展性有可能造成导向叶片叶身气膜孔的堵塞，导致导向叶片的报废。将DZ40M合金粉混合进Co51CrNiSiW钎料后将钎料的浓度进行了稀释，同时DZ40M合金粉高温下不会随钎料流动，在钎料铺展时起到阻碍作用，可以在一定程度上抑制钎料的铺展，但DZ40M合金粉混合进Co51CrNiSiW钎料时必须掌握一定的比例，DZ40M合金粉比例太小起不到抑制作用，比例太大则严重抑制钎料铺展起不到填隙作用，焊接质量变差。

2 试验内容

2.1 混合粉的配制及钎焊试验

将DZ40M合金粉以40%、50%、60%（质量百分比）的比例与Co51CrNiSiW钎料进行混合，制成稀稠合适的膏状物涂抹在2块废旧叶身上进行真空钎焊试验，每块叶身上涂抹三种不同比例的混合粉，混合粉的涂抹量相近，一件叶身进炉进行真空钎焊一次，另一件模拟补焊过程进炉进行真空钎焊三次，试验编号及钎焊参数见表3。

2.2 试验结果分析

试件出炉后分别采用目视和金相显微镜的方法对试件的宏观形貌和微观形貌进行比较分析，真空钎焊一次的试件宏观形貌和微观形貌见图1。

从图1中的a图可以看出，三种比例的混合粉均没有明显的钎料大面积铺展痕迹，在1-1位置的混合粉根部与叶身结合处有明显的钎焊圆角存在，圆角的尺寸已经符合钎焊的合格验收标准。1-2位置存在钎焊圆角但不是十分明显，1-3位置则完全没有钎焊圆角的存在。用金相显微镜放大50倍对混合物微观组织进行比较观察，可以看出钎料向叶身的浸润深度为1-1位置>1-2位置>1-3位置，且1-3位置组织缺陷最多，1-1位置缺陷最少，1-2位置居中。

将真空钎焊三次试件模拟补焊过程在后续过程再连续钎焊两次，试件宏观形貌和微观形貌见图2。

从图2可以看出，经过三次钎焊混合粉仍然没有明显的大面积铺展，只是在向叶身进行缓慢的扩散，说明在后续的导向叶片焊接过程中，可以通过这种方法将钎料的铺展控制在一定的区域，可以有效地避免气膜孔堵塞情况的发生。

3 结论

经过试验可以看出，在Co51CrNiSiW钎料中混入DZ40M合金粉可以有效地降低钎料的铺展性能，但是合金粉的比例原则上不应超过50%，超过此比例后可能导致内部缺陷的增多以及钎料结合力的降低，最优比例应选择在40%左右，此时的混合粉不论在结合力还是致密情况上都有比较优异的表现，在后续导向叶片焊接过程中应该重点选用40%的混合粉进行试验。

参考文献：

[1]袁晓玲.中国航空材料手册[M].北京：中国标准出版社，2001.

[2]张启运，庄洪寿主编.钎焊手册[M].北京：机械工业出版社，1999.

作者简介：苗淼（1976-），女，陕西西安人，工程硕士，工程师，研究方向： 燃气轮机endprint