ODS合金TIG原位合金化焊接機理及接頭組織性能研究.pdf

1、ODS合金MGH956是采用機械合金化方法制造的氧化物彌散強化(OxideDispersionStrengthened，ODS)高溫合金，該合金采用超細(xì)超穩(wěn)定的氧化物顆粒(Y2O3)對基體進(jìn)行強化。具有高溫力學(xué)性能好、高溫抗氧化和高溫抗腐蝕性能好的綜合優(yōu)勢，在航空、航天、核能等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 由于ODS合金特殊的制造工藝，用熔化焊對其進(jìn)行焊接時，會產(chǎn)生氣孔、氧化物顆粒燒損和接頭性能下降等問題。本文在焊接條件一致的情

2、況下，通過向焊接熔池中填加不同配比的填充材料，對ODS合金進(jìn)行TIG原位合金化焊接。通過對焊接熔池中冶金行為的研究，分析了ODS合金TIG原位合金化焊接的冶金機理以及不同合金元素對焊縫組織和性能的影響，在此基礎(chǔ)上提出ODS合金MGH956的TIG原位合金化焊接新技術(shù)，并最終獲得了適用于ODS合金MGH956熔化焊的新型填充材料。
　　 通過對C-Ti組填充材料的焊縫組織研究表明，在TIG原位合金化焊接過程中，C能夠降低N的分壓，

3、減少N在鐵中的溶解度，從而減少N氣孔產(chǎn)生的幾率。TiC強化相可以由石墨粉和Ti粉直接原位反應(yīng)生成，在高熔點的ODS合金中，TiC的生長較為復(fù)雜，呈現(xiàn)出長條狀、顆粒狀和短棒狀等多種分布形態(tài)。原位反應(yīng)過程生成的TiC增強相，不僅具有強韌性界面結(jié)合特征，同時TiC增強相細(xì)小且彌散分布，可有效提高焊縫的力學(xué)性能，增加抗塑性變形能力以及裂紋萌生擴展阻力。填充材料中Ti、C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％且摩爾比為1∶1.3時，所得焊縫組織中晶粒細(xì)小、均勻，晶界明

4、顯且干凈，無明顯氣孔生成，焊接接頭平均抗拉強度為624MPa，達(dá)到母材的87％。
　　 稀土氧化物具有細(xì)化焊縫組織，改善夾雜物的形狀、大小和分布，降低焊縫中的氧、氮含量的作用。通過對Y2O3組填充材料的焊縫組織研究表明，將稀土氧化物Y2O3填加到焊接熔池中，可以將稀土元素Y過渡到焊縫中去。在熔池中發(fā)生原位合金化反應(yīng)生成新的納米級和亞微米級的SiO2、TiO2、Al2O3、YAlO3和TiN等顆粒增強相。這些顆粒可以作為異質(zhì)形核質(zhì)