Investigating the transient liquid phase bonding (TLPB) behaviour of a Palladium containing Ni-B based braze filler metal

ABSTRACT

A cyclic DSC method has been adapted to study the TLPB behaviour and isothermal solidification rate (IS) in an IN625/CPW475 base metal/filler metal joint at 1000°C. Analysis of the DSC data resulted in a prediction of the maximum brazing clearance (MBC) as a function of braze time. The rate of IS was determined to be linear with the square root of time with a rate constant k = 4.59 µm/min^1/2, once the braze temperature and isothermal conditions were reached. During transient heating from the solidus temperature up to the braze temperature there is a region of rapid boron uptake by the base metal and an accelerated growth rate of the IS zone (ISZ). This initial ISZ layer, 2w_ISZi was predicted to be 29.5 µm. In the current case of an initial gap width of 80 µm, this initial ISZ represents 36% of the gap width.

RÉSUMÉ

On a adapté une méthode cyclique de DSC pour étudier le comportement de TLPB et la vitesse de solidification isotherme (IS) d’une soudure d’un métal de base/métal d’apport d’IN625/CPW475 à 1000°C. L’analyse des données de DSC a permis de prédire le jeu de brasage maximal (MBC) en fonction de la durée de brasage. On a déterminé que la vitesse d’IS était linéaire avec la racine carrée du temps, avec une constante de vitesse de k = 4.59 μm/min^1/2, une fois que la température de brasage et les conditions isothermes étaient atteintes. Pendant le chauffage transitoire de la température de solidus jusqu’à la température de brasage, il y a une région d’absorption rapide de bore par le métal de base et une vitesse de croissance accélérée de la zone d’IS (ISZ). On a prédit que cette couche initiale de l’ISZ, 2_WISZi était de 29.5 μm. Dans le cas actuel d’une largeur d’écartement initiale de 80 μm, cette ISZ initiale représente 36% de la largeur d’écart.

KEYWORDS:

• Transient liquid phase bonding
• brazing
• superalloys
• differential scanning calorimetry
• isothermal solidification

Acknowledgements

The authors would like to thank the Natural Science and Engineering Research Council of Canada (NSERC) and Pratt and Whitney Canada for their financial support of this research. Also thanks to Alain Bouthillier, Daniel Turner, and Francesco D’Angelo of Pratt and Whitney Canada for the contributions and guidance with this work.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).