题目：IC10涡轮叶片TLP焊接接头组织与性能研究

IC10合金是我国自主研制的最新一代Ni3Al基高温合金，已作为定向和单晶涡轮叶片在新一代航空发动机上(1100℃)获得了应用。真空过渡液相扩散焊（Transient Liquid Phase，TLP）技术具有等温凝固的优点，可以获得成分和组织均匀并接近母材性能的焊接接头，Ni3Al基高温合金复杂构件的TLP扩散焊是当下航空领域研究的热点。本文对IC10涡轮叶片TLP焊接接头的组织和性能进行了研究，并对TLP扩散焊连接IC10定向高温合金的扩散凝固机理进行了探究。

IC10涡轮叶片TLP焊接接头主要呈现出三个典型微区：母材区、扩散区和等温凝固区。但是在有些焊缝中心处观察到了未完全等温凝固区。不同位置处的焊接接头的组织和力学性能存在差异，高温拉伸和持久试验表明，实现完全等温凝固的焊接接头的拉伸和持久性能达到了母材的80%以上，而未完全等温凝固区的存在严重降低了焊接接头的力学性能，并且，随着温度的升高，母材和焊接接头的拉伸和持久性能都降低，焊接接头在室温下以准解理断裂为主，在高温下表现出韧性断裂特征，但是相对母材较差。

对焊接接头微观组织研究发现，未完全等温凝固区贫Ni和Al，而B元素作为降熔元素在未完全等温凝固区中含量较高，主要以四方晶系的M3B2型硼化物Co3B2以及M1M2B2型硼化物Mo2NiB2和CoW2B2呈块状和长针状析出，同时观察到了少量的形状不规则的Ni5Hf化合物和Co7W6化合物。纳米压痕试验研究发现，未完全等温凝固区的显微硬度约为5GPa，弹性模量约为160GPa，是典型的软韧基体，其硬度和弹性模量都低于等温凝固区和扩散区，因此在受到应力时首先发生形变，而硼化物、Ni5Hf化合物和Co7W6化合物的硬度分布在5-7GPa，弹性模量分布在220-270GPa范围内，较未完全等温凝固区基体高，但是低于完全等温凝固区和扩散区，线膨胀系数与未完全等温凝固区差异较大，在变形过程中易造成位错塞积，导致应力集中，萌生裂纹。

研究发现焊接接头的形成分为四个阶段：中间层金属熔化、液相中间层金属扩散、等温凝固、成分均匀化。每个阶段都由降熔元素B的扩散来控制，B的扩散分为固相扩散和液相扩散，在从焊缝中心向母材两侧延伸的方向上，B含量先增加后减少，这与硼化物和母材基体中的γ相和γ′相的晶体结构相关，B更易于在γ相中进行长程扩散。因此，要严格控制中间层金属中降熔元素B的含量，并且选择合适的等温凝固时间，保证焊接接头实现完全等温凝固，获得性能接近母材的焊接接头。