封严件工作于高温、高压且具有腐蚀性气体冲刷的环境，其密封特性对航空发动机性能具有极为重要的影响。尤其是气路密封，将直接影响发动机增压比和涡轮效率的提高。蜂窝封严密封结构作为一种理想的非接触式密封结构，在航空发动机的转子件与静子件之间采取有效气流密封，减少了由于泄漏和转子失稳造成的损失，为航空发动机的安全运转提供了重要保障^{[ [1] 黄兆亮, 范凯. 航改型燃气轮机蜂窝封严真空钎焊技术研究[J]. 中国新技术新产品, 2023(9): 51–53.HUANG Zhaoliang, FAN Kai. Study on vacuum brazing technology of honeycomb seal for aero-modified gas turbine[J]. New Technology & New Products of China, 2023(9): 51–53.
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2 ]}。蜂窝封严结构制造的关键是蜂窝与壳体的连接。目前高温合金的连接技术有电子束焊、氩弧焊、激光焊、摩擦焊及钎焊等多种方法。其中，真空钎焊^{[ [3] 刘洋, 任轩, 兰新杰, 等. 真空钎焊技术在空天动力中的应用[C]//第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会论文集（第七册）. 苏州: 中国科协航空发动机产学联合体, 2022.LIU Yang, REN Xuan, LAN Xingjie, et al. Application of vacuum brazing technology in aero-space power[C] // Proceedings of the 6th Joint Conference on Aero-Space Power and the 42nd Technical Exchange Meeting of the 3rd Professional Information Network of China Aerospace. Suzhou：CAST Alliance for Aero-Engine Industry and Academy, 2022.
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3-4 ]}由于可以进行复杂结构的精确连接，是目前连接异种材料较为有效的焊接方式。钎焊工艺参数中的钎焊温度不仅影响钎料的流动性和润湿性，而且决定钎料与母材之间连接的冶金反应，影响接头性能^{[ [5] 薛阳, 朱冬冬, 陶锋, 等. 钎焊温度对GH4169/AgCuTi+W/Si3N4的接头组织与力学性能的影响[J]. 航空材料学报, 2022, 42(6): 48–56.XUE Yang, ZHU Dongdong, TAO Feng, et al. Effect of brazing temperature on microstructure and mechanical properties of GH4169/AgCuTi+W/Si3N4 joint[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2022, 42(6): 48–56.
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5-6 ]}。因此，确定合理的钎焊温度，对获得高质量的真空钎焊接头具有重要意义。

目前，关于B–Ni73CrSiB–40Ni–S钎料真空钎焊GH4648（母材）和GH3030（蜂窝）的研究鲜有报道。本研究采用粘带状B–Ni73CrSiB–40Ni–S钎料对GH4648（母材）和GH3030（蜂窝）进行连接，研究GH3030/GH4648接头的界面组织和力学性能，分析钎焊温度对GH3030/GH4648界面组织和力学性能的影响。

试验所用钎料为B–Ni73CrSiB–40Ni–S，由B–Ni73CrSiFeBAl和B–Ni97SiB填料组成，其熔化温度为970~1030 ℃，具有柔性好、易于剪切的优点。试验中使用的蜂窝材料为GH3030，尺寸为25 mm×10 mm×5 mm，孔径为0.9 mm；母材材料为GH4648，规格尺寸为85 mm×25 mm×1 mm。钎料、GH3030、GH4648的成分分别如表1~3所示。

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钎焊试验前，使用砂纸对GH4648母材待焊面进行打磨。接着将蜂窝材料、母材浸入LCX–52水基清洗剂中，用超声波洗涤机清洗样品，再用冷水清洗干净并烘干样品。如图1所示，采用储能点焊机将钎料与蜂窝材料、母材进行搭接，得到7组（#1~#7）钎焊前的试样。将B–Ni73CrSiB–40Ni–S钎料与黏结剂按一定比例调制成焊膏，并添加到间隙当中。

7组试样从#1~#7钎焊温度分别为1040 ℃、1050 ℃、1060 ℃、1070 ℃、1080 ℃、1090 ℃、1100 ℃。将钎焊试样放入钎焊炉中，真空压强调整为4×10^–2 Pa。为保证钎料充分熔化，且在母材和蜂窝材料之间形成良好的润湿、铺展和爬升，采取阶梯升温的方式对试样进行加热。首先，为保证炉内温度均匀，将钎焊炉缓慢加热50 min至550 ℃，并保温30 min；然后加热40 min至950 ℃，保温30 min；最后加热10 min至钎焊试样所需温度，保温7 min。试样随炉冷却到950 ℃，随后充氩气冷却至室温。钎焊温度随时间变化如图2所示。

采用扫描电子显微镜对GH3030/B–Ni73CrSiB–40Ni–S/GH4648接头的显微组织进行表征；电子拉力试验机测试接头的拉伸强度；维氏硬度计检测母材的硬度；扫描面电子显微镜、能谱仪对断口形貌以及元素组成进行分析。

对不同钎焊温度下试样母材的硬度进行检测，如图3所示。为保证数据的准确性，每组试片进行了5次采样，7组试样的平均维氏硬度分别为236 HV_0.3、238 HV_0.3、223 HV_0.3、215 HV_0.3、231 HV_0.3、224 HV_0.3、230 HV_0.3。可以看出，随着钎焊温度提高，母材硬度总体呈下降趋势。但不同温度对母材的硬度影响差异不大，波动范围仅为23 HV_0.3。

对不同钎焊温度下试样的拉伸强度进行检测，如图4所示。可以看出，随着钎焊温度的升高，钎焊接头拉伸强度呈现出先升高后下降的趋势，这与接头处拉伸强度随钎焊温度变化的趋势一致^{[ [7] 付强. GH3030蜂窝密封产品钎焊工艺及性能研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2016.FU Qiang. Research on brazing process and properties of gh3030 cellular honeycomb seal products[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2016.
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7-9 ]}。当钎焊温度为1080 ℃时，试样具有最大抗拉伸强度。这是因为随着温度的升高，熔化的钎料与气体的界面张力以及钎料与母材的界面张力均下降，有助于提高钎料的润湿性。而通常温度越高，钎料润湿效果越好，铺展面积也越大。但是，如果钎焊温度过高，就可能导致母材晶粒长大，造成钎料的过度流失且不易填满钎缝，从而导致钎缝性能下降。因此会存在一个最佳钎焊温度使接头强度值最大。

图5为钎焊温度从1040 ℃到1100 ℃的SEM图，通过电镜观察，发现接头处分层明显，因此可把整体分为3个区域，GH4648侧、钎缝、GH3030侧。可以看出，总体上钎料在钎缝处致密填充，无明显气孔、夹杂等焊接缺陷。靠近钎缝的母材合金内有大量析出相生成，钎缝与合金母材界面处结合良好，焊合充分。图5通过观察不同钎焊温度接头处可以看出，图5（a）、（b）和（f）都出现了气泡；图5（c）和（d）通过比较可以发现钎缝附近都有较大缺陷；图5（g）和（e）钎缝处焊接效果较好，且图5（e）钎缝处明显缺陷较少。因此，钎焊温度为1080 ℃时接头处焊接质量较好。

为进一步研究1080 ℃时钎缝处组织形貌，图6展示了钎焊温度为1080 ℃时的SEM细节图。对焊缝处进行放大研究，发现有大量析出相形成。为了解异种高温合金钎焊接头的形成机制，分析了钎焊接头的元素扩散、物相组成特点。如图7所示，对钎焊温度为1080 ℃时的接头处进行EDS面扫，得到了接头区域的元素分布。可以看出，Cr、Fe、Ni、Mo元素在钎缝处分隔明显，而Al、Si、Ti、W元素分布未见明显分界，因此扩散较为充分。B和Si作为主要的降熔元素，在钎焊保温过程中会导致钎料液相线升高，从而形成非等温凝固区的多种不规则物相，即析出相^{[ [10] 刘红亮. GH4738/GH3536异种合金钎焊连接及焊后热处理的工艺与机理研究[D]. 北京: 北京科技大学, 2023.LIU Hongliang. Process and mechanism related to the brazing cycle and postbrazing heat treatment of the GH4738/GH3536 dissimilar superalloys[D]. Beijing: University of Science and Technology Beijing, 2023.
10 ]}。由于B的扩散速度远大于Si^{[ [11] HARGATHER C Z, SHANG S L, LIU Z K. Data set for diffusion coefficients and relative creep rate ratios of 26 dilute Ni–X alloy systems from first-principles calculations[J]. Data in Brief, 2018, 20: 1537–1551.
11 ]}，而Si扩散明显，因此不规则相多为硼化物等金属间化合物。

钎焊过程中，由于钎料润湿母材，与母材的发生相互溶解和扩散，致使液态钎料的成分、密度、粘度和熔化温度区间等发生变化，影响钎焊过程中液态钎料的润湿及毛细填缝作用。而在钎缝中包含了大量不含脆性化合物的固溶体相，使得接头的强度和塑性大大提高。为进一步分析元素扩散程度，如表4所示，对钎焊温度为1080 ℃时接头处的能谱成分进行分析。与表1~3相比，发现蜂窝侧Fe、Si、Al、Ni增多，钎料的Cr、Si、Fe、Ni减少，Fe基本不变，说明钎料中减少的Cr、Si、Fe、Ni元素基本扩散到了蜂窝侧；而Cr、Ti在3个区域互有扩散。这些变化从侧面说明钎焊时，钎料与板材、钎料与蜂窝均出现较明显的扩散现象，而钎料中的Cr、Si、Fe、Ni 4种元素促进了钎料与基体、蜂窝的结合，与相关钎焊试验研究结论类似^{[ [12] 杜鹏, 宋晓国, 龙伟民, 等. Zr/CoCrFeMnNi HEA钎焊接头界面组织与力学性能研究[J]. 稀有金属材料与工程, 2025, 54(2): 385–393.DU Peng, SONG Xiaoguo, LONG Weimin, et al. Interfacial microstructure and mechanical properties of Zr/CoCrFeMnNi HEA brazed joints[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2025, 54(2): 385–393.
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12-13 ]}。为深入了解接头区域元素扩散行为，对接头区域进行了线扫描，结果如图8所示。可以看出，采用BSD电子扫描观察，钎料区和板材基体无明显分界线。如图9所示，线扫描结果表明，蜂窝与板材交界位置Cr、Ni、Ti、W、B、Al、Mo、Fe、Si元素分布均匀。B–Ni73CrSiB–40Ni–S作为镍基高温合金，Ni的质量分数应该为最大，但线扫描中Ni的cps值反而小于Cr，充分说明钎料元素与板材基体扩散充分，也印证了Cr、Si、Fe、Ni 4种元素促进了钎料与基体、蜂窝的结合。

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如图9所示，为分析断口形成机制，用电子显微镜扫描了钎焊温度为1080 ℃时的断口形貌。可以看出，钎料完全铺展在断口上，与蜂窝表面充分接触，促进了界面的连接。图9（b）和（c）中，展示的更为清晰的断口形貌属于微孔聚集型断裂。结合图10所示的断口处元素EDS面扫结果可以看出各元素均匀分布于表面，能谱成分与B–Ni73CrSiB–40Ni–S基本相符，说明钎料较好地润湿了蜂窝表面，也从侧面表明钎料在蜂窝孔内部进行了较好的爬升。

为进一步了解断口断裂机理，采用SEM对断口进行了放大观察，得到了如图11、12所示的断口形貌图，解释了接头拉伸强度先增大后减小的原因。从图11中可以看出，随着钎焊温度升高，断口处析出相逐渐增多增大。图11（a）~（d）析出相少量增长，增加了接头处的强度。图11（e）析出相开始增多且较为均匀分布，此时一定数量的第二相对接头起到强化作用。而图11（f）、（g）析出相变得很大且分布不均匀，此时界面脆性化合物增多，降低了接头强度，导致裂纹增多。图12（a）~（d）由大量解理面、微孔和撕裂棱组成，由此判断为准解理断裂。图12（e）~（g）有部分第二相粒子析出，且存在微孔、小平面和一定数量的韧窝，因此判断为准解理断裂混合微孔聚集型断裂。可以得出，钎焊温度1040~1070 ℃时形成的断口微裂纹较多，断裂尺寸小、存在撕裂棱且具有一定深度，推断在外力作用下导致微孔洞逐渐形成微裂纹，最终微裂纹相互连接产生塑性断裂，这也说明温度较低时塑性不强。钎焊温度1080 ℃时形成了一定量的抗剪韧窝，说明断口发生了塑性变形，产生塑性断裂。钎焊温度1090 ℃和1100 ℃时析出相增多变大，使得接头处脆性升高，强度相对下降。

采用扫描电子显微镜、能谱仪、维氏硬度计、电子拉力试验机、EDS对GH3030/GH4648接头的显微组织、拉伸强度、维氏硬度、断口形貌以及元素组成进行分析。得出以下结论。

（1）通过对不同钎焊温度下接头处拉伸强度的试验发现，随着钎焊温度增加，强度呈现先升高后降低的趋势。在钎焊温度为1080 ℃时的强度最大。因此，推荐1080 ℃作为B–Ni73CrSiB–40Ni–S钎料钎焊GH3030与GH4648的最佳钎焊温度。

（2）通过对接头进行形貌分析、成分分析，发现钎料在母材与蜂窝的结合面上出现较明显的扩散现象。随着钎焊温度的增加，促进了钎料与蜂窝侧的界面反应，钎料中的Cr、Si、Fe、Ni 4种元素促进了钎料与蜂窝的结合。

（3）通过对断口形貌分析发现，随着钎焊温度升高，断口处主要发生了准解理断裂以及准解理断裂混合微孔聚集型断裂，钎焊温度为1080 ℃时断口具有较强的塑性变形能力，第二相强化了断口的强度。