中科院金属所攻克单晶叶片单晶化钎焊技术

据科技日报10月28日报道，中国科学院金属研究所周亦胄、孙元团队在单晶高温合金钎焊连接方面取得进展，攻克单晶叶片单晶化钎焊技术，并形成自主可控的成套技术体系，多款专用钎料已用于多种型号发动机的验证。

航空发动机涡轮叶片工作时，所处环境温度超过1000℃，转速每分钟达上万圈。制造和损伤修复中的焊接环节，既要保持单晶结构完整，也要使接头的强度和耐热性与母材匹配；传统焊接产生的晶界、裂纹和孔洞，是需要解决的难题。

团队经过近二十年的研究，围绕钎料成分、焊接工艺、微观组织及性能开展试验，逐步建立专用钎料配方与焊接工艺的匹配方法，并持续适配含铼、钌的新一代高温合金。

技术攻关的重点是让焊缝重现母材中γ相与γ′相的结构。团队通过添加促进γ′相形成的元素，使焊缝沿母材晶格方向外延生长，保持晶体取向一致。

硼有助于降低钎料熔点、改善熔融铺展，但也可能形成脆性硼化物。团队控制硼的总添加量，并引入高熔点难熔元素，使硼化物以细小颗粒均匀分布，改善接头在高温下的结构稳定性及承温能力。

报道披露，针对第三代单晶高温合金的试验中，钎焊接头在980℃、100兆帕载荷下，持久断裂时间达到3000小时；相关持久性能指标超过国标要求25倍。

目前，这套技术可适配第二代、第三代和第四代单晶高温合金，覆盖常规间隙、大间隙等钎焊场景。多项核心技术通过国军标（GJB）认证，并进入工程批量应用，为国产航空发动机单晶叶片的规模化制造和损伤修复提供支持。

团队后续将针对新一代高温合金继续优化钎料体系和钎焊工艺。