高溫合金因其獨(dú)特的力學(xué)性能和物理性能廣泛應(yīng)用于航空、航天,、艦船,、發(fā)電、動(dòng)力,、機(jī)車以及石油和化工等工業(yè)中關(guān)鍵部件的材料,。含鎢高溫合金主要用于服役溫度較高的承載環(huán)境,例如,,GH4037合金(W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0%~7.0%)可在850℃以下使用,;GH4049合金(W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0%~7.0%)可在高達(dá)950℃的溫度下仍具有相當(dāng)高的強(qiáng)度;GH4098合金(W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.5%~7.0%)長(zhǎng)期工作溫度可達(dá)1000℃,;GH5188合金中加入W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%,,可使最高使用溫度提高到1100℃。含鎢高溫合金常用來(lái)制作噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪葉片及其他高溫承力件,。
由于金屬鎢較難熔化,,含鎢高溫合金中容易出現(xiàn)鎢夾雜。如果葉片等零件內(nèi)部存在鎢夾雜,,夾雜將引起應(yīng)力集中,,并成為交變載荷下的疲勞源,嚴(yán)重影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片,、箍段和箍套等零件的使用可靠性,。因此,研究人員對(duì)含鎢高溫合金棒材中鎢夾雜形成的原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析,,以期為提高高溫合金的生產(chǎn)質(zhì)量提供理論指導(dǎo)和依據(jù),。
研究發(fā)現(xiàn)GH4049合金中的鎢夾雜物形貌極其不規(guī)則,與基體存在類似于裂紋的間隙,,夾雜內(nèi)部存在黑色圓點(diǎn),。進(jìn)一步能譜分析可知,該夾雜物主要成分為鎢和少量的鈰,,黑點(diǎn)主要成分為鈰,。
高溫合金中金屬鎢夾雜的來(lái)源有二:一是真空感應(yīng)爐熔煉時(shí)鎢條沒(méi)有完全熔化而殘留于合金中,二是電極棒焊接時(shí)氬弧焊所用鎢極粘結(jié)在焊縫中,。
真空感應(yīng)冶煉含鎢較高的高溫合金時(shí),,高熔點(diǎn)的鎢可能出現(xiàn)未完全熔化現(xiàn)象,,導(dǎo)致鎢夾雜形成。為了防止鎢夾雜的形成,,真空感應(yīng)熔煉含鎢較高的高溫合金時(shí),,冶煉用的鎢是以Ni-W中間合金的形式加入,并且選用足夠的熔化時(shí)間,,熔煉時(shí)不會(huì)產(chǎn)生鎢夾雜,。
高溫合金的熔煉采用真空感應(yīng)熔煉+電渣重熔工藝,若電極棒采用手工焊接進(jìn)行接長(zhǎng),,電極棒焊接的焊縫容易粘結(jié)鎢極,,導(dǎo)致產(chǎn)生夾雜,。多年來(lái),,國(guó)內(nèi)用于高溫合金電極棒焊接的方法有鎢極氬弧焊和等離子弧焊兩種。研究結(jié)果表明:
?。?)氬弧焊所用鎢極是探出焊槍噴嘴之外,,操作不慎將導(dǎo)致熔化的鎢極粘結(jié)在焊縫位置;另外,,氬氣噴嘴的陶瓷管內(nèi)壁會(huì)有鎢極的“積存物”,,加大氬氣流量可能把“積存物”吹落到焊縫之中,因而形成鎢夾雜,。
?。?)結(jié)構(gòu)不合理的等離子弧焊槍,導(dǎo)致等離子焊機(jī)設(shè)備沒(méi)有形成真正意義的等離子弧,,加熱能力下降,,如果使用大電流,鎢極容易出現(xiàn)熔化現(xiàn)象,,并且電流越大,,熔化的可能性越大,高溫合金電極在焊接過(guò)程中出現(xiàn)鎢夾雜的幾率也越大,。
?。?)采用焊槍結(jié)構(gòu)合理的等離子弧焊機(jī),可以解決高溫合金出現(xiàn)鎢夾雜的問(wèn)題,。