《表3 CMSX-4合金TLP接头加热至1 200℃保温不同时间后ISZ和ASZ中各标记点EDS分析结果 (质量分数, %)》

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《CMSX-4单晶高温合金TLP接头组织与性能》

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焊接温度为1 200℃，压力为10 k N，保温时间分别为5 min，10 min，20 min参数条件下的TLP接头组织特征对比试验结果如图4所示。可以看到，在1 200℃和10 k N的条件下，焊接接头中几乎不存在孔洞。随着时间延长，焊缝的宽度增加。保温时间为5 min时，接头存在ASZ区，如图4 a~4 b所示。对焊接接头微观组织做线扫描分析，发现ASZ区含有大量的Cr，Si，如图5a所示，说明保温5 min时等温凝固尚未完成，中间层合金通过降温凝固的方式留在了接头界面处，其组织为富Cr的硅化物和镍基固溶体，如图4 b，表3中H点标记所示。保温时间为10 min时，接头已经实现等温凝固，说明在SPS烧结炉中，较高的加热温度和保温时间加快了元素扩散的速率，使得等温凝固能够快速完成，通过元素线扫描可以看到，接头元素分布较为均匀（图5b），仅有Cr元素在焊缝中心比母材中分布得稍高一些，这是由于Cr元素原子质量较Si元素重，扩散慢所致。当保温时间为10 min时，焊缝中心局部区域还形成镍铝化合物，如图4c，表3中I标记点所示。随着保温时间进一步延长至20min时，等温凝固完全完成，焊缝中心局部区域形成镍铝化合物的Al含量进一步提高，如图4d所示，表3中J标记点所示。也有相关研究表明用Ni-Si-B中间层合金在1 065℃连接Ni Al基体，原来没有Al的中间部分形成了含Al的共晶相，并随保温时间从5 min延长至20 min，共晶中Al元素含量会由2%增加到6%[9]，这与文中试验结果相一致。采用含Hf的中间层合金连接CMSX-4合金，在真空钎焊炉中加热至1 290℃保温24 h后，等温凝固才基本完成[10]。文中使用电流加热的等离子体烧结炉，加快了元素的扩散，10 min时就能完成等温凝固，大大提高了TLP连接的效率。