在航空制造領(lǐng)域，為了滿足高性能航空發(fā)動機(jī)的規(guī)劃要求，全葉盤的制造技術(shù)越來越受到重視。利用所有葉片輪盤的制造技術(shù)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和輪盤可以集成在一起，消除了傳統(tǒng)連接中的榫頭、榫槽和鎖緊裝置，減少了打結(jié)部件和零件數(shù)量，避免了榫頭的空氣損失，提高了氣動效率，大大簡化了發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)。目前已廣泛應(yīng)用于各國軍用和民用航空發(fā)動機(jī)，如ej200、F119、f414等軍用發(fā)動機(jī)。雖然整個葉片圓盤有許多優(yōu)點(diǎn)gh1140板材銷售廠家，但其制造過程非常復(fù)雜。整個葉片輪盤的感應(yīng)和制造工藝技術(shù)已成為一個世界性的問題。

　　在所有葉片盤的制造過程中，各種成形技術(shù)相互作用

　　貫穿件構(gòu)成了所有葉片圓盤的復(fù)合制造工藝，一種方法無法替代所有其他工藝[2]。目前，廣泛選用的所有葉片盤的制造技能主要包括：精密鑄造和鑄造技能、精密焊接技能、數(shù)控銑削技能、數(shù)控電化學(xué)加工技能等。在精密焊接技能方面，主要有高能束焊接3）、線性沖突焊接② 以及其他技能。在所有葉片盤的制造過程中，通常通過激光焊接將單個葉片形成葉片環(huán)，然后通過電子束焊接將鑄造和電解加工的輪盤腹板和葉片環(huán)焊接到所有葉片盤的結(jié)構(gòu)中。葉片的工作環(huán)境大多為高溫、高壓、高速、交變氣流等惡劣環(huán)境。葉片通常由單晶數(shù)據(jù)制備，而葉片環(huán)基體數(shù)據(jù)主要是高溫合金。因此，葉片環(huán)的制造過程涉及單晶和高溫合金異種材料的激光焊接技術(shù)。盡管近年來對各種高溫合金及其激光焊接進(jìn)行了大量研究，但對高溫合金和單晶的非均勻數(shù)據(jù)焊接的研究卻很少[610]。此外，在高溫合金和單晶異種材料的焊接中，焊縫中合金元素的稀釋或添加會改變接頭的排列和成分，并影響其機(jī)械功能。在本實(shí)驗(yàn)中，選擇了常見的單晶數(shù)據(jù)dd407和高溫合金GH1140進(jìn)行激光對接實(shí)驗(yàn)。通過改變光束偏移量來調(diào)整焊縫中合金元素的含量，并分析了光束偏移量對這種異種金屬激光焊接接頭力學(xué)性能和排列特性的影響。

　　1實(shí)驗(yàn)

　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為固溶體GH1140鐵鎳基高溫合金板和dd407鎳基單晶棒。這兩個數(shù)據(jù)的化學(xué)成分如表1和表2所示。GH1140高溫合金試樣加工成板狀，其微觀排列如圖1所示。刻度為40mmx20mx1 5mm。Dd407鎳基單晶從原棒上通過線切割加工成1.5mm厚的薄片圓形，垂直于生長方向的橫截面布置和描述如圖2所示，

　　：激光功率為1300W，焊接速度為20ms，光斑直徑為0.6mm，離焦度為0mm，保護(hù)氣體為工業(yè)純氬，氣體流量為10lmin。經(jīng)過預(yù)實(shí)驗(yàn)和焊縫寬度測量，確認(rèn)光束偏移為±0.2mm。定義為當(dāng)光束趨向于dd407時的方向?yàn)檎齡h1140，

　　光束偏移的設(shè)置如圖3所示。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1梁偏移對接頭抗拉強(qiáng)度的影響

　　表3列出了梁偏移分別為+0.2、0和0.2mm時接頭的室溫抗拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)。圖4顯示了典型拉伸試樣的開裂方向。在不同的梁偏移條件下，接頭在GH1140的母材一側(cè)開裂。根據(jù)試驗(yàn)，GH1140母材的抗拉強(qiáng)度為452mpa。根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)梁偏移對接頭的抗拉強(qiáng)度幾乎沒有影響。接頭的抗拉強(qiáng)度約為（450±13.5）MPa。GH1140母材的強(qiáng)度決定了接頭的強(qiáng)度。當(dāng)梁偏移為0時，接頭的抗拉強(qiáng)度較高。

　　節(jié)理的微觀排列

　　通過比較不同光束偏移下的接頭截面跟蹤，發(fā)現(xiàn)整個微觀跟蹤沒有差異。因此gh1140，當(dāng)梁偏移為0時gh1140板材銷售廠家，取典型接頭進(jìn)行布置和分析。典型接頭橫截面的微觀描述如圖5所示。從圖5可以看出，焊縫中沒有裂紋和氣孔等缺陷。焊縫頂部寬，底部窄，最寬部分約2mm，下部焊縫寬度約0.6mm，為典型的“酒杯形”，基于激光作用中心對稱分散，符合連續(xù)激光焊接的特點(diǎn)。焊縫橫截面上半部分呈“洋蔥圈”狀，存在分層現(xiàn)象。這是因?yàn)楫惙N金屬在激光高能束熱源的作用下熔化，熔池對稱流動，不同的熔融金屬沒有完全混合，由于激光的快速加熱和冷卻，熔池中的金屬不均勻。圖6是圖5中每個區(qū)域的放大圖

　　圖6A顯示了GH1140熔合線附近的微觀排列。從圖中可以看出，與母材的等軸晶排列（如圖1所示）相比，焊縫內(nèi)部存在粗大的枝晶gh1140板材銷售廠家，枝晶的生長方向基本垂直于熔合線并向中心生長。根據(jù)母材的排列特點(diǎn)，枝晶的主鏈?zhǔn)蔷哂忻嫘牧⒎浇Y(jié)構(gòu)的鎳基奧氏體相，即y相。枝晶之間存在一定的成分偏析，顯示出顏色差異。基體金屬Dd407側(cè)焊縫中存在的大量Ti（CN）顆粒也呈現(xiàn)出枝晶排列，如圖6B所示。枝晶的生長方向明顯不同，一個垂直于熔合線，另一個垂直于母材的[001]方向。根據(jù)dd407母材的排列分析，dd407側(cè)面焊縫附近的枝晶主干為y相，而沿晶主干為y相。由于dd407母材中Y相的體積比為70%，在快速加熱和冷卻激光焊接條件下，排列成分不能均勻。上表面中心區(qū)域附近焊縫的排列形狀如圖6C所示。從圖中可以看出，一些垂直于熔合線生長的枝晶的生長方向發(fā)生了變化，兩側(cè)垂直于母材的[001]方向，并且在焊縫中心的上側(cè)有一個等軸晶區(qū)，如圖6C中的虛線區(qū)域所示。增長方向的變化是優(yōu)先增長的結(jié)果。主要有兩個生長方向：溫度梯度方向和最容易生長的方向。在焊縫中心，溫度梯度的影響越來越小， 而增長方向最有可能起決定性作用，因此增長方向會發(fā)生變化。

　　2.3光束偏移對接頭顯微硬度的影響圖7顯示了不同光束偏移條件下上表面水平線附近接頭顯微硬度的分散情況。

　　從圖中可以看出，接頭的顯微硬度變化趨勢是普遍的，即從GH1140側(cè)到dd407側(cè)，顯微硬度呈逐漸增加的趨勢，且高于GH1140母材，這也證明了拉伸試驗(yàn)中接頭在GH1140母材上開裂的試驗(yàn)結(jié)果。GH1140母材側(cè)熔合線附近無明顯軟化或硬化，主要與焊接方法有關(guān)。激光焊接接頭的熱影響區(qū)較窄。當(dāng)光束偏移量為0.2mm時，整個焊縫區(qū)域的顯微硬度與GH1140母材的顯微硬度相同。因此，光束越傾向于dd407，dd407的熔合量增加越多，焊縫顯微硬度也增加，但兩者都小于dd407母材。

　　在分析接頭的顯微硬度分散后，發(fā)現(xiàn)光束偏移對接頭的顯微硬度分散有顯著影響

　　對于激光焊接，焊縫的顯微硬度低于母材，主要是因?yàn)楹缚p排列基于奧氏體y枝晶，而GH1140母材的原始一次碳化物強(qiáng)化相減少，dd407gh1140異質(zhì)數(shù)據(jù)的連接，在不同光束偏移條件下，焊縫的顯微硬度相當(dāng)于或顯著高于GH1140母材的顯微硬度，如圖7所示。焊縫顯微硬度的變化有很多原因，如元素含量的變化、排列成分的變化、晶粒大小、固溶強(qiáng)化、強(qiáng)化相的析出等。112]當(dāng)焊縫基于激光作用中心近似對稱分散時，焊縫中的元素含量可通過以下公式量化

　　式中，t是焊縫中元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，OT:和R:分別是兩種母材中元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，s和as分別是焊縫面積和光束偏移改變的面積。

　　具體計算如下：焊縫分為2.07mmx0。從上到下5mm為2mm的矩形和兩個等腰梯形，底邊長度分別為2.07、0.56和0.68mm，如圖5所示，當(dāng)光束偏移量為0.2mm時，總焊接面積約為1.7mm，光束偏移量改變的面積約為0.2mmx1 5mm，ass的面積比約為0.17，將母材成分代入計算公式，理論計算結(jié)果見表4。同時，對圖5中D區(qū)對應(yīng)的不同束流偏移下的實(shí)際焊縫進(jìn)行了能譜分析，實(shí)際測量結(jié)果如表5所示。從表中可以看出，某些元素的含量與理論分析值更為常見。和

　　與GH1140母材成分相比，焊縫中鎳、鋁、鈷、鎢等合金元素含量增加。同時，鈷和鎢等合金元素構(gòu)成了焊縫

　　這種排列方式提高了固溶強(qiáng)化效果。鎳和鋁的加入使焊縫中的Y相增加，從而提高了焊縫的顯微硬度。不同的元素含量會改變焊縫的排列和成分。根據(jù)兩種賤金屬的成分分析，GH1140的排列主要是奧氏體y

　　Dd407由70%y相和30%y相組成。在不同束流偏移條件下，dd407在焊縫中的熔合量發(fā)生變化，導(dǎo)致Y強(qiáng)化相的含量不同，最終導(dǎo)致硬度分布的差異。通過理論公式確定焊縫中Y'相的含量，如公式（2）所示，

　　式中，C和cpd407分別為焊縫中Y相的添加量和dd407母材中Y相的含量，s和as分別為焊縫面積和光束偏移改變的面積。每個區(qū)域的計算與公式（1）相同。根據(jù)公式（2），當(dāng)光束偏移量為0.2和0.2mm時，焊縫中Y相的比例依次增加23.1%和46.9%。因此，Y強(qiáng)化相含量的增加也是提高其顯微硬度的原因。此外，就晶粒尺寸而言，焊縫中的枝晶尺寸大于dd407母材，但小于GH1140母材（通過對比圖2和圖6可以看出）。根據(jù)霍爾-佩奇公式，多晶體的屈服強(qiáng)度與其粒徑成反比。因此，焊縫的顯微硬度高于GH1140母材，低于dd407母材

　　1） dd407和GH1140異種激光焊接接頭的強(qiáng)度約為（450±13.5）MPa，接頭在GH1140母材中開裂

　　梁偏移對接頭的抗拉強(qiáng)度影響不大，主要取決于GH1140母材的強(qiáng)度。2） dd407和GH1140異種激光焊接焊縫的橫截面顯示出典型的“酒杯”。GH1140側(cè)焊縫為厚枝晶，枝晶生長方向基本垂直于熔合線：dd407側(cè)焊縫為枝晶，但呈現(xiàn)兩個明顯不同的生長方向：焊縫中心以上區(qū)域呈等軸晶排列

　　3） 焊接接頭的顯微硬度從GH1140側(cè)逐漸增加到dd407側(cè)gh1140，并高于GH1140母材的顯微硬度。顯微硬度增加的原因是CO等元素的固溶強(qiáng)化、Y強(qiáng)化相的加入和晶粒尺寸的變化。