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航空发动机是一种为航空飞行器提供飞行动力的热力机械,完善其制造工艺具有重要的战略意义。航空发动机的核心部件涡轮叶片目前主要采用镍基单晶高温合金制成。为进行复合冷却,单晶叶片内部采用复杂的空心结构,难以直接铸造,需采用两半对开结构来解决铸造时的脱芯问题,故实现两部分单晶叶片之间的高质量连接具有重要的意义。本文采用Pd-Si复合钎料来实现对DD98M镍基单晶高温合金的钎焊连接,研究钎焊温度和保温时间对接头显微组织和力学性能的影响。通过剪切试验调整工艺参数;通过高温稳定性试验和冲击韧性试验评价接头综合性能,取得的主要成果如下:(1)通过钎焊获得了致密的接头,所得接头构成为:DD98M/1区/2区/1区/DD98M。其中 1 区由 A12Pd5和 Ni[Cr,Pd]组成,2 区由 Pd4Si、Ni-Pd[Cr,Co]和 Pd[Ni,Ti,Al]组成,近缝区由Ni-Co[Cr]和Ni[Cr,Pd]组成。接头形成过程为:随着温度升高,钎料中Pd和Si在1000 ℃熔化成液相,母材与钎料元素相互扩散。靠近界面处的Cr、Co溶解于Ni形成Ni[Cr,Co]固溶体,富余的A1与Pd反应生成A12Pd5金属间化合物。钎缝中心,一方面Pd与Si反应生成Pd4Si;另一方面,在局部Si不足处,过量Pd溶解Ni、Ti、A1等元素形成Pd[Ni,Ti,Al]固溶体。同时,基体Ni和Pd富余处,Cr、Co等溶解其中形成Ni-Pd[Cr,Co]固溶体。(2)随着钎焊温度升高,1区内A12Pd5和2区内Pd4Si、Ni-Pd[Cr,Co]相均长大。随着保温时间延长,1区宽度增加,其内Pd[Ni,Ti,Al]转变成Pd4Si,Ni-Pd[Cr,Co]数量先增大后趋于稳定,A12Pd5增大。接头抗剪强度随钎焊温度和保温时间的增加均先增加后减少,当钎焊温度1060 ℃、保温时间30 min,接头抗剪强度最大,达338 MPa。各工艺参数下接头均断裂在钎缝内部。(3)接头热稳定性评定:在600 ℃和700 ℃下分别热处理240h,接头内无固-液相转变,无新相生成,主要变化为各相长大。接头抗剪强度相较热处理前基本不变。(4)接头冲击韧性评价:母材600 ℃下冲击功为室温下的1.34倍,接头600 ℃下为室温下的1.27倍;室温下接头冲击功为母材的0.49倍,600 ℃下为母材的0.46倍,接头冲击韧性相对母材均出现下降。本文首次采用Pd-Si复合钎料连接DD98M单晶高温合金,通过调整钎焊工艺参数,获得了综合性能优异的接头。