IN738及IN939鎳基超合金之真空硬銲研究

Abstract

IN 738與IN 939鎳基超合金，具有優異的高溫潛變強度與抗蝕性，為火力電廠汽渦輪機熱段組件之主要材料。這些組件單價昂貴，經長期運轉或有損傷。有必要進行再生處理以節省成本。此類高鈦鋁鎳基超合金，銲接性差，使用熔融銲補製程易生成龜裂，故本研究中採用真空硬銲製程進行修補。硬銲填料採用DF4B＋IN 738與DF3＋Rene 80之混合粉末，以20/80、30/70、40/60、50/50重量比，分別進行IN 738及IN 939材料之真空硬銲製程，並量測硬銲層孔洞率。實驗結果顯示，凝固縮孔與界面接合縫隙為硬銲層主要缺陷，孔洞率隨DF4B與DF3之比例增加而降低。當DF4B或DF3之粉末添加量為50 wt％，IN 738與IN 939之硬銲層孔洞率，可分別降至0.53％及1.27％。硬銲試片選擇最佳之50/50重量比混合粉末，進行硬銲層組織觀察、EPMA分析、1000℃高溫氧化試驗等。IN 738與IN 939試片之硬銲層組織類似，包括γ＋ γ’〔Ni3(Al,Ti)〕基地、鉻硼化合物、網狀共晶相、及碎散之(Ti,Ta)C碳化物等化合相，其中鉻硼化合物硬度最高，次為網狀共晶相、γ’析出基地最低。經1000℃/1440小時高溫氧化試驗後，鉻硼化合物大幅消失、γ’析出粗大化、體積分率減小，以致硬度降低。硬銲層中無γ’析出之區域內發現Cr2O3 、Al2O3、TiO2、Ni(Cr,Al)2O4等氧化物及AlN與TiN等兩種氮化物。