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Inconel 718镍基高温合金是一种典型的沉淀硬化型高温合金,因其超高的高温强度、高抗氧化性、疲劳性和腐蚀性等性能,被广泛应用于燃气轮机、船舶、熔盐堆以及航空航天领域。本文以Inconel 718镍基高温合金为主要研究对象,以ERNiFeCr-2镍基焊丝作为焊接的焊缝填充材料,利用冷金属过渡CMT(cold metal transfer)方法对Inconel 718镍基高温合金进行对接焊,以降低焊接线能量,加快冷却速率,减少Nb元素偏析影响,提高焊接效率,实现自动化生产。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察接头微观组织与断口形貌,能谱扫描仪(EDS)分析接头和断口元素分布情况、Gleeble-3500热模拟试验机分析了焊接接头的高温力学性能,阐述了CMT工艺参数对焊接接头成形形貌、微观组织和高温力学性能的影响规律。为进一步探究CMT低稀释率的特性对熔合线界面结构与力学性能的影响,对Inconel 718/SUS316(Ni/Fe)异种金属也进行了CMT对接焊试验研究。试验结果表明:适宜的CMT焊接工艺得到的Inconel 718焊缝表面成形均匀,没有明显的焊接缺陷。送丝速度(焊接电流,一元化参数)相同时,焊缝熔宽、余高和横截面积随着焊接速度的增大呈现减小的趋势,润湿角则没有明显的变化规律。当焊接电流为45 A时,焊接速度由4 mm/s增大到5 mm/s,焊缝熔宽、余高、横截面积和润湿角则相应的分别由6.63 mm减小到6.29 mm,1.81 mm减小到1.22 mm,12.05 mm~2减小到9.92 mm~2,52°减小到45°;而当焊接电流为58 A时,焊接速度由5 mm/s增大到6 mm/s,焊缝熔宽、余高和横截面积则相应的分别由6.79 mm减小到4.81 mm,1.79 mm减小到1.36 mm,12.39 mm~2减小到11.38 mm~2,润湿角则由47°增加到56°。焊缝树枝晶枝晶间存在明显的微观偏析,二次枝晶间间距较小(9.1～12.5μm);Inconel 718母材一侧有明显的PMZ(部分熔化区),且随着焊接线能量的增加(94～128J/mm),HAZ范围有增大的趋势(1.15～1.35 mm);HAZ晶粒有长大的倾向(11～15μm);焊缝中心偏析率有减小的趋势(39.79%～32.22%)。Inconel 718接头高温拉伸表现为HAZ断裂和熔合线断裂。拉伸试验温度为650℃时,相同焊接电流下,随着焊接速度的增加,Inconel 718接头抗拉强度呈现减小的趋势(45 A:833～804 MPa;58 A:765～699MPa)。特别是当拉伸试验温度为750℃时,断口均位于熔合线处,表面表现出凝固裂纹的特征,且接头的抗拉强度大幅下降,其值处于524～618 MPa。Inconel 718/SUS 316(Ni/Fe)异种金属接头未出现Inconel 718侧断裂,与SUS 316侧HAZ断裂的接头相比,Ni-Fe异种材料熔合线界面断裂的接头抗拉强度和延伸率要明显降低,焊接电流为130 A,拉伸试验温度为650℃时,接头抗拉强度随着焊接速度的增加而增大(481～535 MPa),Ni/Fe异种材料熔合线界面宽度约为4μm,断口以Fe元素为主,表明熔合线界面元素扩散不充分。550℃时,Ni-Fe熔合线界面呈现凝固裂纹的特征,接头的抗拉强度大幅降低(317～338 MPa)。