0媒介
GH3128是由中国自主研发的镍基高温合金。该合金以W,Mo元素进行固溶强化和B,Ce,Zr强化晶界的镍基高温合金,具有较高的高温强度、持久蠕变性能和抗氧化性。该合金紧张运用于950℃环境中长期事情的燃烧室火焰筒、加力燃烧室壳体、调节片及其它高温零部件。GH3128合金是航空发动机零部件稳定器普遍利用的制造材料,由于航空发动机的事情性能和可靠性紧张取决于其零部件是否具备在高温环境下保持良好的金属力学性能。因此,为达到稳定器在高温环境下仍具有可靠的运行状态,焊接工艺对付稳定器在高温事情时的安全性和稳定性等指标起着决定性成分。
关于GH3128合金的研究中,目前紧张集中在干系合金元素、时效处理等成分对合金综合性能及析出相的影响。傅宏镇等人对GH3128合金的析出相及其对力学性能的影响进行研究,创造u相析出温度范围是700~1050℃,析出峰在850~950℃,μ相的析出对高温和室温拉伸性能无明显影响,但会显著降落合金塑性吴常均等人研究了晶粒度对GH3128合金热疲倦性的影响，结果表明,当固溶热处理温度在1050℃时，合金中的γ共晶和碳化物减少，线状晶界变为断续的点链状晶界，合金的冷热疲倦性能得到提高。综上所述，析出相对GH3128合金室温和高温的力学性能有显著影响。
目前，GH3128高温合金焊接手法大多采取TIG焊方法，但此焊接手法存在焊接效率低、焊后变形大等问题。激光焊具有速率快、热影响区小、熔深大、变形小等特点，因此广泛运用于铝合金、钛合金、高温合金等材料的焊接中。但对付GH3128激光焊接头综合性能及微不雅观组织变革的影响鲜有宣布。
针对上述问题，结合激光焊在镍基高温合金焊接中的上风，通过对3mm厚的GH3128合金进行激光焊，并与TIG焊的微不雅观组织和力学性能进行比拟剖析，揭示了焊接工艺对GH3128高温合金微不雅观组织及力学性能的影响机理，为激光焊在GH3128高温合金在实际生产过程中的运用供应理论辅导。
1 试验方法
试验选用试板材料为GH3128合金，尺寸为400mm×100mm×3mm，其化学身分如表1所示.坡口形式为Ⅰ形。GH3128合金初始状态紧张由单相奥氏体γ，同时晶界和晶内分布少量眇小、均匀的TiN和M6C，如图1所示。焊接试验采取TRUMPFTrudisk-6002型光纤激光器及D70型激秃顶焦距200mm，焊接过程采取MOTOMAN型安川工业机器人掌握运动完成。焊前，对试板进行打磨去除表面油污和氧化物；焊接过程中，采取低廉甜头保护气罩，保护气体采取99.99%高纯度氩气，保护气体流量为25L/min，在施焊前通气10s，打消事情表面和背部周围的空气，焊接结束后连续通气5s，使正、反面的焊缝从高温区域在冷却过程中依然得到保护，可以得到保护良好的银白色焊缝。采取与TIG焊比拟办法进行剖析。试验中激光焊和TIG焊均采取自熔焊形式。
焊接完成后，采取X射线检测仪对焊接试板进行无损检测；采取体积分数为92%HCl+5%H2SO4+3%HNO3的堕落溶液对焊接接头进行堕落；采取ZEISSEVO18型扫描电子显微镜和能谱仪(energydispersivespectrometer,EDS)对焊接接头进行不雅观察剖析。按照GB/T2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》采取AG-Xplus型拉伸试验机进行室温拉伸试验，拉伸速率为1mm/min；按照GB/T228.2-2015《金属材料拉伸试验第2部分：高温试验方法》采取GW-1200A型高温拉伸试验机进行1000℃高温拉伸试验，拉伸速率为0.5mm/min；按照GB/T3075-2008《金属材料疲倦试验轴向力掌握方法》采取UD040型疲倦测试机进行室温轴向疲倦试验，加载办法为轴向加载，应力比R为-1，波形为正弦波，试验频率为40Hz。
GH3128合金焊接构造件服役条件对焊缝表面的余高尺寸有严格限定.焊缝表面下凹会导致焊接构造件有效承载截面减少，降落焊接构造件的力学性能；焊缝表面余高过大，焊缝表面突出处过度不调皮，易造成应力集中，降落焊接构造件的力学性能.为担保焊缝正面、背面的余高尺寸和焊接质量，经前期工艺探索及优化，筛选3组具有范例特色数据对成形情形进行剖析，详细工艺参数如表2所示。
2试验结果与剖析
2.1焊缝成形
图2为不同焊接工艺参数下GH3128合金试样焊缝表面描述和截面描述.1号试样焊缝紧张表现为焊缝正面无余高，焊缝背面余高尺寸过大，且焊缝表面均匀性较差，紧张是由于焊接速率快，焊接过程中熔池不稳定导致焊缝表面均匀性较差。2号试样焊缝紧张表现为焊缝正面略微下凹，焊缝背面余高尺寸过大.与1号试样比较，焊缝正面和焊缝背面熔宽明显提高，焊缝均匀性得到改进，这紧张是由于焊接速率降落，焊接过程稳定，焊缝正面余高尺寸得到改进；焊接速率降落，热输入增大，激光能量相对较高，使得金属液流至焊缝背面导致焊缝正面无余高。3号试样焊缝紧张表现为焊缝正面和背面余高尺寸较小，与2号试样比较，焊缝背面宽度明显降落，焊缝均匀性知足成形哀求.这紧张是由于激光功率的降落使焊缝背面所受激光的冲击力降落，导致焊缝背面熔宽和余高低降。
图3为3号试样焊缝的X射线无损检测底片。从图3可知，焊缝无气孔、裂纹、未熔合等毛病，知足HB7608-1998《高温合金、不锈钢真空电子束焊接质量考验》标准中的Ⅰ级焊缝哀求。
2.2微不雅观组织
为赞助剖析接头的相组成，首先利用JMatPro软件根据母材的实测身分打算了合金的凝固相图(图4)，可以创造焊缝在凝固过程中可能形成的析出相为γ'，M6C和M23C6，个中M23C6为M6C转变而来。由于JMatPro软件打算的结果是基于平衡状态，M6C在降温过程中的转变可能不完备，因此形成于枝晶间和晶界处的碳化物可能有M6C和M23C6两种。γ'相会在820℃旁边析出，为沉淀强化相，因此接头可能含有γ'，M6C和M23C6等第二相。
GH3128合金激光焊和TIG焊接头EDS测试结果如图5所示。两种焊接手法主元素能谱剖析结果如表3所示。由EDS剖析可知，两种焊接手法焊缝的相组成同等，均由奥氏体γ'+脆性碳化物组成。剖析二者的焊缝基体和析出相的能谱可以创造，TIG焊接头的Mo，W等元素含量略高于激光焊接头。上述结果可能是由于激光焊与TIG焊比较峰值温度高，焊接过程合金元素烧损严重。
图6为GH3128合金激光焊和TIG焊接头微不雅观组织.与激光焊比较，TIG焊焊缝区的组织晶粒粗大，且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较大。上述征象是由于激光焊与TIG焊比较热源能量密度更集中，焊接过程中冷却速率快、高温勾留韶光短，因此脆性碳化物来不及过多的析出，激光焊接晶粒尺寸和碳化物尺寸较小。
2.3力学性能
图7为GH3128合金激光焊和TIG焊接头20℃和1000℃拉伸性能测试结果。20℃测试条件下，激光焊接头的室温均匀抗拉强度为783MPa，断裂于焊缝区；TIG焊接头室温均匀抗拉强度为876MPa，断裂于母材；TIG焊室温均匀抗拉强度比激光焊室温均匀抗拉强度高12%。1000℃测试条件下，激光焊接头的高温均匀抗拉强度为83MPa，断裂于母材；TIG焊接头高温均匀抗拉强度为87MPa，断裂于母材；TIG焊高温均匀抗拉强度与激光焊高温均匀抗拉强度险些等强。如表3所示，TIG焊接头的Mo，W等元素含量略高于激光焊接头，这可能与激光焊过程中峰值温度高，导致元素烧损。根据Roth提出的模型，合金固溶强化贡献值的理论表达式为
△σsol=∑iki √Ci （1）
中：△σsol为固溶强化的贡献值；Ci为溶质元素i在基体中的浓度；Ki为溶质元素i的强化因子。根据文献可知，Mo，W强固溶强化元素，由Roth模型可以推测，TIG焊接头具有较高的固溶强化程度。在室温拉伸过程中TIG焊的接头固溶强化效果较好，因此TIG焊接头的强度高于激光焊接头，而在高温拉伸下接头失落效紧张源于晶界的弱化，断裂机制为沿晶断裂，因此在高温拉伸过程中两者的强度相差不大。
图8为GH3128合金激光焊和TIG焊接头室温轴向低周疲倦试验结果.激光焊接头的室温轴向低周疲倦测试均匀应力循环次数为9.8×105次，断裂于母材区；TIG焊接头的室温轴向低周疲倦测试均匀应力循环次数为2.2×105次，断裂于焊缝区；激光焊室温轴向低周疲倦应力循环次数比TIG焊室温轴向低周疲倦应力循环次数高4.5倍.这是由于在疲倦加载过程中，尺寸较大的脆性碳化物应力集中较大，在循环应力浸染下优先诱发疲倦裂纹，因此TIG焊接头的轴向低周疲倦应力循环次数显著低于激光焊接头的轴向低周疲倦应力循环次数。
(1)GH3128合金激光焊和TIG焊焊缝区的组织身分同等，均为奥氏体γ'+脆性碳化物，但TIG焊焊缝区的组织晶粒粗大，且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较大，而激光焊焊缝区的晶粒和碳化物的尺寸较小。
(2)GH3128合金激光焊接头室温均匀抗拉强度为783MPa，断裂于焊缝区；接头高温均匀抗拉强度为83MPa，断裂于母材区；接头的室温轴向低周疲倦试验均匀应力循环次数为9.8×105次，断裂于母材区。与TIG焊比较，激光焊接头室温抗拉强度低12%，高温拉伸性能附近，室温轴向低周疲倦应力循环次数高4.5倍。
(3)GH3128合金激光焊接头室温抗拉强度低和室温低周疲倦性能高，紧张是焊接过程Mo，W等元素烧损和脆性碳化物尺寸小的影响，但上述影响对高温抗拉强度无明显影响。
