Research progress in PBHT process for nickel-based superalloy TLPB joints

Hong LI, Bojin LI, Boyang WANG, Erika HODÚLOVÁ, Jian CAO, Yunyue LI, Sujuan ZHONG

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Journal of Materials Engineering ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (5) : 119-129. DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2022.000364
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Research progress in PBHT process for nickel-based superalloy TLPB joints

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Abstract

Transient liquid phase（TLP）bonding is an optimised bonding process that joins nickel-based superalloys. The post-bond heat treatment（PBHT）refers to a heat treatment process for the joint after the connection. This article summarizes the adverse effects of TLP thermal cycling on the tissue properties of nickel-based superalloys and the harmful phase problems of joints after TLP joining. The article explains the mechanism， types and current status of the PBHT process， analyses and discusses the systems and effects of the PBHT process where it is applicable. Finally， the development prospects and future research directions are presented. For future PBHT process research， it is recommended to continue to develop in the direction of multi-level and multi-pass precision heat treatment， and explore the TLPB-PBHT integrated process.

Key words

nickel-based superalloy / TLP / PBHT / homogenisation / solution treatment / aging treatment

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Hong LI , Bojin LI , Boyang WANG , et al . Research progress in PBHT process for nickel-based superalloy TLPB joints. Journal of Materials Engineering. 2025, 53(5): 119-129 https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2022.000364

References

List( Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within ) Chart analysis
[1]
GALE W F， BUTTS D A. Transient liquid phase bonding［J］. Science and Technology of Welding & Joining， 2013， 9（4）： 283-300.
本文引用 [1]
[2]
姚凯，范振红，李玉国. 瞬时液相扩散焊的发展及应用前景［J］. 石油工程建设， 2007（2）： 1-5.
YAO K， FAN Z H， LI Y G. Development of transient liquid phase diffusion welding and its application prospect［J］. Petroleum Engineering Construction， 2007（2）： 1-5.
本文引用 [2]
[3]
张远辉，王非森，张安民. 瞬时液相扩散连接工艺参数及应用研究进展［J］. 热加工工艺， 2010， 39（9）： 163-166.
ZHANG Y H， WANG F S， ZHANG A M. Research progress and processing parameter of transient liquid-phase bonding［J］. Hot Working Technology， 2010， 39（9）： 163-166.
[4]
POURANVARI M， EKRAMI A， KOKABI A H. Effect of bonding temperature on microstructure development during TLP bonding of a nickel base superalloy［J］. Journal of Alloys and Compounds， 2009， 469（1/2）： 270-275.
[5]
POURANVARI M， EKRAMI A， KOKABI A H. Solidification and solid state phenomena during TLP bonding of IN718 superalloy using Ni-Si-B ternary filler alloy［J］. Journal of Alloys and Compounds， 2013， 563： 143-149.
本文引用 [1]
[6]
OJO O A， RICHARDS N L， CHARTURVEDI M C. Effect of gap size and process parameters on diffusion brazing of Inconel 738［J］. Science and Technology of Welding and Joining， 2004， 9（3）： 209-220.
本文引用 [2]
[7]
ALURU R， GALE W F， CHITTI S V， et al. Transient liquid phase bonding of dissimilar nickel base superalloy swettability， microstructure and mechanical properties［J］. Materials Science and Technology， 2008， 24（5）： 517-528.
本文引用 [2]
[8]
LI X， SAUNDERS N， MIODOWNIK A P. The coarsening kinetics of γ′particles in nickel-based alloys［J］. Metallurgical and Materials Transactions A， 2002： 333367-333373.
本文引用 [1]
[9]
QIU Y Y， Coarsening kinetics of γ′precipitates in Ni-Al and Ni-Al-Mo alloys［J］. Journal of Materials Science， 1996， 31：4311-4319.
本文引用 [1]
[10]
刘建涛，刘国权，胡本芙，等. FGH96合金中γ′相的高温粗化行为［J］. 稀有金属材料与工程， 2006， 35（3）： 418-422.
LIU J T， LIU G Q， HU B F， et al. The coarsening behavior of γ′particles in FGH96 superalloys during the high temperature treatment［J］. Rare Metal Materials and Engineering， 2006， 35（3）： 418-422.
本文引用 [1]
[11]
DONG X M， ZHANG X L， DU K， et al. Microstructure of carbides at grain boundaries in nickel based superalloys［J］. Journal of Materials Science & Technology， 2012， 28（11）： 1031-1038.
本文引用 [3]
[12]
胡壮麒，刘丽荣，金涛，等. 镍基单晶高温合金的发展［J］. 航空发动机， 2005， 31（3）： 1-7.
HU Z Q， LIU L R， JIN T， et al. Development of the Ni-base single crystal superalloys［J］. Aeroengine， 2005， 31（3）： 1-7.
本文引用 [1]
[13]
RAE C M， REED R C. The precipitation of topologically close-packed phases in rhenium-containing superalloys［J］. Acta Materialia， 2001， 49（19）： 4113-4125.
本文引用 [1]
[14]
PESSAH-SIMONETTI M， CARON P， DONNADIEU P. Phase particles embedded in a superalloy matrix： interpretation and prediction of the orientation relationships［J］. Scripta Metallurgica et Materialia， 1994， 30（12）：1553-1558.
本文引用 [1]
[15]
张邦强. Mar-M247镍基高温合金瞬时液相连接研究［D］. 重庆：重庆大学， 2018.
ZHANG B Q. The research on transient liquid phase bonding of Mar-M247 nickel-based superalloys［D］. Chongqing： Chongqing University， 2018.
本文引用 [3]
[16]
NAKAHASHI M， SUENAGA S， SHIROKANE M， et al. Transient liquid phase bonding for Ni-base superalloys， Mar-M247 and IN939［J］. Materials Transactions Jim， 1992， 33（1）：60-65.
本文引用 [2]
[17]
韩祎. 采用Co-Ni-Fe-Mn-Cu-Al（-Ti）高熵合金钎料钎焊GH4169镍基高温合金接头组织演化及性能研究［D］. 北京：北京工业大学， 2021.
HAN Y. Properties and microstructure evolution of GH4169 nickel-based superalloy brazed joints using Co-Ni-Fe-Mn-Cu-Al（-Ti）Heat filler［D］. Beijing： Beijing University of Technology， 2021.
本文引用 [2]
[18]
TOKUNAGA T， NISHIO K， OHTANI H， et al. Phase equilibria in the Ni-Si-B system［J］. Materials Transactions， 2003， 44（9）： 1651-1654.
本文引用 [1]
[19]
LIU J D， LI B， SUN Y， et al. Transient liquid-phase bonding of superalloy K465 using a Ni-Cr-Fe-B-Si amorphous interlayer alloy［J］. Rare Metals， 2020， 39（4）： 408-412.
本文引用 [1]
[20]
POURANVARI M， EKRAMI A， KOKABI A H. Transient liquid phase bonding of wrought IN718 nickel based superalloy using standard heat treatment cycles： microstructure and mechanical properties［J］. Materials & Design， 2013， 50（17）： 694-701.
本文引用 [4]
[21]
MOSALLAEE M， EKRAMI A， OHSASA K， et al. Microstructural evolution in the transient-liquid-phase bonding area of IN-738LC/BNi-3/IN-738LC［J］. Metallurgical and Materials Transactions ：A， 2008， 39（10）：2389-2402.
本文引用 [1]
[22]
郁峥嵘，丁贤飞，曹腊梅，等. 第二、三代镍基单晶高温合金含Hf过渡液相连接［J］.金属学报，2016，52（5）：549-560.
YU Z R， DING X F， CAO L M， et al. Transient liquid phase bonding of second and third generation Ni-based single crystal superalloy with Hf-containing interlayer alloy［J］. Acta Metallurgica Sinica， 2016， 52（5）： 549-560.
本文引用 [2]
[23]
LEE B K， SONG W Y， KIM D U， et al. Effect of bonding temperatures on the transient liquid phase bonding of a directionally solidified Ni-based superalloy， GTD-111［J］. Metals and Materials International， 2007， 13（1）：59-65.
本文引用 [2]
[24]
ZHOU Y. Analytical modeling of isothermal solidification during transient liquid phase （TLP） bonding ［J］. Journal of Materials Science Letters， 2001， 20： 841-844．
本文引用 [1]
[25]
ZHOU Y， GALE W F， NORTH T H. Modelling of transient liquid phase bonding ［J］．International Materials Review，1995，40（5）：181-196．
本文引用 [2]
[26]
EKRAMI A， MOEINIFAR S， KOKABI A H. Effect of transient liquid phase diffusion bonding on microstructure and properties of a nickel base superalloy Rene 80［J］. Materials Science and Engineering： A， 2007， 456（1/2）：93-98.
本文引用 [1]
[27]
JALILVAND V， OMIDVAR H， RAHIMIPOUR M R， et al. Influence of bonding variables on transient liquid phase bonding behavior of nickel based superalloy IN-738LC［J］. Materials and Design， 2013， 52：36-46.
本文引用 [2]
[28]
SHAKERIN S， OMIDVAR H， MIRSALEHI S E. The effect of substrate’s heat treatment on microstructural and mechanical evolution of transient liquid phase bonded IN-738 LC［J］. Materials & Design， 2016， 85： 611-619.
本文引用 [1]
[29]
刘安娜， 翟秋亚， 徐锦锋，等. DD6单晶TLP焊保温时间及硼元素扩散距离的理论预测［J］. 热加工工艺， 2014， 43（19）： 190-193.
LIU A N， ZHAI Q Y， XU J F， et al. Prediction of temperature holding time and b element diffusion distance of TLP bonding for DD6 superalloy［J］. Hot Working Technology， 2014， 43（19）： 190-193.
本文引用 [3]
[30]
LI W， JIN T， SUN X F， et al. Study of Ni-Cr-Co-W-Mo-B interlayer alloy and its bonding behaviour for a Ni-base single crystal superalloy［J］. Scripta Materialia， 2003， 48（9）：1283-1288.
本文引用 [1]
[31]
POURANVARI M， EKRAMI A， KOKABI A H. TLP bonding of cast IN718 nickel based superalloy： process-microstructure-strength characteristics［J］. Materials Science and Engineering： A， 2013， 568（17）：76-82.
本文引用 [2]
[32]
廉洁. Ni3Al基合金扩散连接工艺及接头性能研究［D］. 天津：天津大学， 2019.
LIAN J. Study on diffusion bonding process and joint properties of Ni3Al-based alloy［D］. Tianjin： Tianjin University， 2019.
本文引用 [2]
[33]
PILEHROOD A E， OMIDVAR H， SHAMSIPUR A， et al. Effect of transient liquid phase bonding followed by homogenization on the microstructure and hot tensile behavior of Inconel 738 superalloy［J］. Journal of Manufacturing Processes， 2019， 48： 110-118.
本文引用 [2]
[34]
李琪，刘凤美，乐雄，等. 热处理对80 μm间隙下IC10高温合金TLP扩焊组织及高温性能的影响［J］. 焊接学报， 2021， 42（5）：36-44.
LI Q， LIU F M， LE X， et al. Effect of heat treatment on microstructure and high temperature properties of IC10 superalloy TLP diffusion welding under 80 μm gap［J］. Transactions of the China Welding Institiution， 2021，42（5）：36-44.
本文引用 [1]
[35]
HADIBEYK S， BEIDOKHTI B， SAJJADI S A. Effect of bonding time and homogenization heat treatment on the microstructure and mechanical properties of the transient liquid phase bonded dissimilar GTD-111/FSX-414 TLP superalloys［J］. Journal of Alloys and Compounds， 2018， 731： 929-935.
本文引用 [5]
[36]
YE Y， ZOU G， LONG W . et al. TLP repaired IN738LC superalloy with uneven surface defect gap width after post heat treatment： microstructure and mechanical properties［J］. Journal of Alloys and Compounds， 2018， 748： 26-35.
本文引用 [1]
[37]
宋晓国， 曹健， 冯吉才，等. 连接温度对GH4169合金TLP接头界面组织和性能的影响［J］.中国有色金属学报， 2012， 22（9）：2516-2521.
SONG X G， CAO J， FENG J C， et al. Effect of bonding temperature on interfacial microstructure and properties of GH4169 alloy TLP joints［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals， 2012， 22（9）： 2516-2521.
本文引用 [3]
[38]
曹健，宋晓国，郑祖金， 等. 扩散时间对DD6单晶高温合金TLP接头界面组织的影响［J］.焊接学报， 2011， 32（7）：13-16.
CAO J， SONG X G， ZHENG Z J， et al. Effect of diffusion time on interfacial microstructure of TLP joints of DD6 single crystal superalloy［J］. Transactions of the China Welding Institution， 2011， 32（7）：13-16.
本文引用 [3]
[39]
YUE X， LIU F M， LI Q I， et al. Effect of post-bond heat treatment on microstructure and mechanical properties of the wide gap TLP bonded IC10 superalloy with a low boron Ni3Al-based interlayer［J］. Journal of Manufacturing Processes， 2020， 54： 109-119.
本文引用 [6]
[40]
李晶，侯金保，吴松.TLP扩散焊过程中近表面区域元素贫化控制研究［J］.材料工程， 2010（10）：69-72.
LI J， HOU J B， WU S. Study the evaporating controlled of near surface element in TLP diffusing bonded［J］. Journal of Materials Engineering， 2010（10）： 69-72.
本文引用 [1]
[41]
MIAO K， HE Y L， ZHU N Q， et al. Coarsening of carbides during different heat treatment conditions［J］. Journal of Alloys and Compounds， 2015， 622： 513-523.
本文引用 [1]
[42]
田景玉，黄继华. N5单晶高温合金TLP连接工艺与机理研究［J］.机械制造文摘（焊接分册）， 2013（1）：36-37.
TIAN J Y， HUANG J H. N5 single crystal alloy TLP bonding process and mechanism［J］. Welding Digest of Machinery Manufacturing（Welding parts）， 2013（1）： 36-37.
本文引用 [2]
[43]
李晓红，钟群鹏，曹春晓，等.不同取向DD3单晶合金扩散连接接头组织及性能［J］.材料工程， 2011（12）：1-5.
LI X H， ZHONG Q P， CAO C X， et al. Microstructures and properties of DD3 single crystal alloy joints with different orientation［J］. Journal of Materials Engineering， 2011（12）： 1-5.
本文引用 [1]
[44]
ARHAMI F， MIRSALEHI S E. The effect of heat treatment sequence on microstructure and mechanical properties of diffusion brazed IN-939 superalloy［J］. Journal of Materials Processing Technology， 2018， 266： 351-362.
本文引用 [1]
[45]
王义峰. GH4169合金瞬时液相连接及后热处理工艺与机理研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2012.
WANG Y F. Research on process and mechanism of transient liquid phase bonding of GH4169 alloy and post-weld heat treatment［D］. Harbin： Harbin Institute of Technology， 2012.
本文引用 [2]
[46]
AMIRI D， SAJJADI S A， KAMYABI-GOL A. Pre- and post-TLP bond solution treatments： effects on the microstructure and mechanical properties of GTD-111 superalloy［J］. Journal of Manufacturing Processes， 2020， 57： 36-47.
本文引用 [1]
[47]
刘纪德，金涛，赵乃仁，等. 热处理对一种镍基单晶高温合金TLP接头组织的影响［C］∥动力与能源用高温结构材料：第十一届中国高温合金年会论文集. 北京：冶金工业出版社，2007.
LIU J D， JIN T， ZHAO N R， et al. Effect of heat treatment on microstructure of TLP joint of a Nickel-based single crystal superalloy［C］∥ High-Temperature Structural Materials for Power and Energy： Proceedings of the 11th Annual Chinese Superalloy Conference. Beijing： Metallurgyical Industry Press，2007.
本文引用 [1]

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