[发明专利]一种高温合金熔化焊用镍基合金焊丝及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高温合金熔化焊用镍基合金焊丝及其制备方法和应用，属于高温合金熔化焊材料技术领域。该焊丝化学成分(wt.％)：C 0～1％，Cr 5.0～25.0％，Co 1.5～25.5％，Al 1～12.5％，W 0.5～20.5％，Mo 1.5～10.5％，Nb 0.8～12.5％，Y 0～1.0％，Fe 0～1.0％，Si 0～2.0％，Ni为余量。该焊丝采用定向凝固法制备，用于高温合金熔化焊连接。焊接电流为20‑35A，电压为10‑12V。本发明解决了沉淀强化镍基高温合金的铸造缺陷修复问题，以及镍基高温合金抗变形性强导致镍基高温合金焊丝难以制备的现状，具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及高温合金连接技术领域，具体涉及一种高温合金熔化焊用镍基合金焊丝及其制备方法和应用，该焊丝适用于高温合金熔化焊连接。

背景技术

随着整体精密铸造技术的发展，铸造高温合金逐渐在航空航天产业大量应用。但随着先进航空发动机涡轮前进气口温度及推重比越来越高，以及对发动机减重的要求越来越严格。由于高温合金结构件的结构越来越复杂，精密度越来越高，制造难度增大，单凭精密铸造无法实现最终结构，必须与可靠的焊接技术及其它先进的加工制造技术相结合，才可以实现高温合金结构件分体铸造。另外，熔化焊方法不仅可以实现高温合金结构件的连接，还可以实现缺陷的修复，有效提高航空发动机的工作可靠性和经济性。一般而言，镍基高温合金具有优良的高温性能，但高温合金中含有较高焊料的Al、Ti及W、Mo等高熔点元素，熔焊过程中易形成裂纹，可焊性差，而镍基高温合金结构件的焊接位置必须具有优良的承温能力，不能有焊接缺陷。我国现有的焊丝中，可用于高温合金，特别是高温性能优良的镍基高温合金熔化焊的焊丝较少，只要是因为焊接高温合金过程中容易形成裂纹，无法满足使用要求。而且，高温合金高性能焊接的焊丝材料通常化学成分与高温合金相似，高温强度优良，高温抗变形能力强，不能通过传统的拉拔方法制备成丝材。因此，迫切需要开发一种高温合金熔化焊用镍基合金焊丝材料满足高温合金零部件的焊接要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温合金熔化焊用镍基合金焊丝材料及制备方法，所制备的焊丝成分与镍基高温合金母材相似，可有效解决在苛刻环境应用的高温合金机匣等零部件的连接和修复问题，具有重要应用价值。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高温合金熔化焊用镍基合金焊丝，该焊丝为镍基合金丝材，按重量百分含量计，该焊丝的化学成分如下：

C 0～1％，Cr 5.0～25.0％，Co 1.5～25.5％，Al 1～12.5％，W 0.5～20.5％，Mo1.5～10.5％，Nb 0.8～12.5％，Y 0～1.0％，Fe 0～1.0％，Si 0～2.0％，Ni为余量。

按重量百分含量计，该焊丝优选的化学成分如下：

C 0.1～1％，Cr 5.0～25.0％，Co 1.5～25.5％，Al 1～12.5％，W 0.5～20.5％，Mo 1.5～10.5％，Nb 0.8～12.5％，Y 0.1～1.0％，Fe 0.1～1.0％，Si 0.5～2.0％，Ni为余量。

所述焊丝为直径1-2mm的圆柱形丝材，长度大于200mm。

所述高温合金熔化焊用镍基合金焊丝的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照所述焊丝的化学成分配料，采用真空感应炉熔炼出母合金锭；

(2)将母合金锭采用定向凝固炉熔化，将熔化的母合金熔体浇注在氧化铝陶瓷型壳中，注满后，将陶瓷型壳以一定速度从炉中抽拉进入室温真空室内，实现焊丝的定向凝固；

(3)将凝固冷却的陶瓷型壳破碎，取出焊丝，去除焊丝在无心磨上去除氧化皮，即获得所述焊丝产品。