高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)合(he)金(jin)因(yin)其獨特的(de)(de)(de)力學性能(neng)和(he)物理性能(neng)廣泛應用(yong)于航空、航天(tian)、艦船(chuan)、發(fa)電、動力、機車以及石油和(he)化(hua)工(gong)(gong)等工(gong)(gong)業(ye)中關鍵部件的(de)(de)(de)材料。含鎢高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)合(he)金(jin)主要用(yong)于服役溫(wen)(wen)(wen)度較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)承(cheng)載環境,例如,GH4037合(he)金(jin)(W的(de)(de)(de)質量分(fen)數為5.0%~7.0%)可在850℃以下(xia)(xia)使用(yong);GH4049合(he)金(jin)(W的(de)(de)(de)質量分(fen)數為5.0%~7.0%)可在高(gao)(gao)達950℃的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度下(xia)(xia)仍(reng)具有相當高(gao)(gao)的(de)(de)(de)強度;GH4098合(he)金(jin)(W的(de)(de)(de)質量分(fen)數為5.5%~7.0%)長期工(gong)(gong)作溫(wen)(wen)(wen)度可達1000℃;GH5188合(he)金(jin)中加(jia)入W的(de)(de)(de)質量分(fen)數為14%,可使最高(gao)(gao)使用(yong)溫(wen)(wen)(wen)度提高(gao)(gao)到1100℃。含鎢高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)合(he)金(jin)常用(yong)來制作噴氣發(fa)動機中的(de)(de)(de)渦(wo)輪葉片(pian)及其他高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)承(cheng)力件。
由于(yu)金(jin)屬鎢(wu)較難熔化(hua),含鎢(wu)高(gao)溫合金(jin)中容易出現鎢(wu)夾雜(za)。如果葉(xie)片等零(ling)(ling)件內部存在鎢(wu)夾雜(za),夾雜(za)將引起應力集中,并成為交變(bian)載(zai)荷下(xia)的疲勞源,嚴重影響航(hang)空(kong)發動機渦(wo)輪(lun)葉(xie)片、箍段和箍套等零(ling)(ling)件的使用可靠性。因此,研(yan)究人員對含鎢(wu)高(gao)溫合金(jin)棒材中鎢(wu)夾雜(za)形成的原(yuan)因進(jin)行了(le)詳細的分析(xi),以期為提高(gao)高(gao)溫合金(jin)的生(sheng)產質量提供理論指導和依據。
研究發現GH4049合金中的(de)鎢夾(jia)雜物(wu)形貌極其不規則,與基體存(cun)在(zai)類似于裂紋的(de)間隙,夾(jia)雜內部存(cun)在(zai)黑色圓點(dian)。進一步能譜(pu)分(fen)(fen)析可知,該夾(jia)雜物(wu)主要成分(fen)(fen)為鎢和少量的(de)鈰,黑點(dian)主要成分(fen)(fen)為鈰。
高溫(wen)合(he)金(jin)中金(jin)屬鎢(wu)(wu)夾雜的來源有(you)二:一是真(zhen)空感應爐熔煉時(shi)鎢(wu)(wu)條沒有(you)完全熔化而殘留于合(he)金(jin)中,二是電極(ji)(ji)棒焊接(jie)時(shi)氬弧焊所(suo)用鎢(wu)(wu)極(ji)(ji)粘結在焊縫中。
真空(kong)感應冶(ye)煉(lian)含鎢較高(gao)(gao)(gao)的(de)高(gao)(gao)(gao)溫合金時(shi),高(gao)(gao)(gao)熔點的(de)鎢可能(neng)出現未(wei)完(wan)全熔化(hua)現象,導致(zhi)鎢夾雜形(xing)成。為了防止鎢夾雜的(de)形(xing)成,真空(kong)感應熔煉(lian)含鎢較高(gao)(gao)(gao)的(de)高(gao)(gao)(gao)溫合金時(shi),冶(ye)煉(lian)用(yong)的(de)鎢是以(yi)Ni-W中(zhong)間合金的(de)形(xing)式加入,并且(qie)選(xuan)用(yong)足夠的(de)熔化(hua)時(shi)間,熔煉(lian)時(shi)不(bu)會產生鎢夾雜。
高(gao)溫合金的(de)熔(rong)煉采用真(zhen)空感應(ying)熔(rong)煉+電(dian)渣重熔(rong)工(gong)藝,若電(dian)極(ji)棒(bang)采用手工(gong)焊(han)接進行接長(chang),電(dian)極(ji)棒(bang)焊(han)接的(de)焊(han)縫容易(yi)粘(zhan)結(jie)鎢(wu)極(ji),導致產生夾雜。多(duo)年來,國內用于高(gao)溫合金電(dian)極(ji)棒(bang)焊(han)接的(de)方法有鎢(wu)極(ji)氬弧(hu)焊(han)和等(deng)離(li)子弧(hu)焊(han)兩種。研(yan)究結(jie)果表(biao)明:
(1)氬弧焊所用鎢極是探出焊槍噴嘴之外,操作不慎將導致熔化的鎢極粘結在焊縫位置;另外,氬氣噴嘴的陶瓷管內壁會有鎢極的“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。
(2)結構不合理的等離子弧焊槍,導致等離子焊機設備沒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,鎢極容易出現熔化現象,并且電流越大,熔化的可能性越大,高溫合金電極在焊接過程中出現鎢夾雜的幾率也越大。
(3)采(cai)用焊槍(qiang)結(jie)構合(he)(he)理的(de)等(deng)離子(zi)弧焊機,可以解決高(gao)溫(wen)合(he)(he)金出現(xian)鎢夾雜的(de)問題(ti)。
