超合金真空硬銲修補之研究

Abstract

鎳(或鈷)基超合金大量的應用於飛彈彈體內熱段區之重要組件，其中鎳基超合金IN-713LC、MARM247或鈷基超合金HS-31等，這些工件由於外形複雜，故大多以精密鑄造方式來製作。在製作的過程中，如果工件的表面出現凝固缺陷，則會導致整體鑄件無法使用而報廢。由於這些超合金材料價格高昂，若能以技術修補表面受損區域代替重新製作，除了能提高製程良率，更能大幅降低製作成本。本研究使用真空硬銲修補方式，進行IN-713LC超合金鑄件表面修補技術之研發。研究結果顯示，使用填料DF4B達40-50%時，即可使銲補層密實。如果DF4B使用比例只有20-30%，則銲補層將會大量充滿孔隙而無法使用，故製程中DF4B填料的比例在未來製程中，應控制在40-50%即可。以EPMA分析硬銲層內部可分為：鎳基地、鉻硼化合物、碳化物、鎳基網狀共晶組織…等結構。在鎳基地中可以見到細小的γ’〔Ni3﹙Al,Ti﹚〕強化相析出。根據B-Cr-Ni三元液相投影圖顯示接近Ni端之E2共晶反應：L=BCr+BNi3+（Ni），與實驗觀察結果相符。研究中亦嘗試將高溫真空硬銲修補試片進行1000℃持溫三小時的均質化處理，然而未能將銲道中的硼化物之體積分率大幅降低。但是在1200℃的硬銲溫度之下，將硬銲時間由8分鐘提升到60分鐘時，便能有效減少銲補區中硼化物的數量。因此，於未來的製程中，應可藉由增加硬銲時間來消除銲補層中硼化物的數量，進而有助於改善銲補層的機械性質。