[发明专利]一种保持镍基高温合金强度的多次钎焊及热处理工艺

说明书

本发明涉及一种保持镍基高温合金强度的多次钎焊及热处理工艺，具体工艺包括：多次真空钎焊循环(焊前清理、装配定位、预置钎料、真空钎焊)以及焊后时效处理。其中钎焊保温温度处于合金γ′相完全回溶温度点附近，且钎焊保温时间较短，使得多次钎焊循环之后合金内部的γ′相不会发生明显的粗化。焊后冷却阶段采用通氩气快冷，同时搭配空冷的方法，冷却速率较快；直接时效处理后合金内部γ′相的分布弥散均匀，使得处理后合金本体的强度得以保持。本发明所述方法同时解决了镍基高温合金需多次钎焊的工艺难题以及真空钎焊热处理之后合金强度下降的技术难题，极具推广和应用价值。

技术领域

本发明属于镍基高温合金热处理的技术领域，特别涉及一种保持镍基高温合金强度的多次钎焊及热处理工艺。

技术背景

高温合金的发展与航空发动机的发展密切相关，其具有良好的高温强度和抗氧化抗腐蚀性能，是现代国防建设和国民经济发展不可替代的关键材料。目前在先进航空发动机中，高温合金的用量已占到一半以上，其中以镍基高温合金的用量最高。多晶的镍基高温合金常用于制作涡轮盘等发动机关键部件，要求其在高温、高应力的恶劣环境下稳定工作，对合金的强度提出了较高的要求。

随着镍基高温合金发展及应用的不断深入，与其相关的加工技术备受关注。镍基高温合金是典型的难加工材料，加上镍基高温合金部件的外形多为不规则形状，有的部件几何形状同时由直线、圆弧、异形孔等组成，形状复杂，因此高效低成本的高精度镍基高温合金加工方法的研究越来越受到人们的重视。

镍基高温合金部件从原料到成品常用到的加工方法包括轧制、锻造、车削、焊接等，每个加工方法都有其各自的难点，尤其是在焊接技术方面，不仅要求焊接接头在高温条件下具有较高的强度，而且要求精确控制焊接过程中对合金母材组织及性能的影响。镍基高温合金中含有大量的Al、Ti、Ta、W、Co等合金元素，采用常规的焊接方法，例如电弧焊、埋弧焊、等离子弧焊等方法加工时，焊接难度大，焊后易产生较大的焊接应力导致焊缝开裂，且焊接过程中母材的局部熔化冷却而形成的细小的再结晶晶粒也会对合金性能产生较大的影响；瞬时液相扩散焊虽然可实现镍基高温合金的有效连接，但其保温时间一般在十几小时以上，且对焊前装配精度控制要求严格，效率低成本高，工艺适用性不佳。真空钎焊是指用比母材熔点低的金属材料作为钎料，在真空炉内加热使钎料熔化，润湿焊缝并填充接头间隙，达到连接的目的。真空钎焊具有保温时间短、焊后合金本体变形小、接头光滑美观等优点，已成为镍基高温合金高性能加工方法的重要研究方向。

实际生产过程中，真空钎焊完成后合金部件无法快速从炉中取出，导致合金冷却速率较慢，后续继续施加标准的时效处理工艺会导致合金内部析出的γ′强化相尺寸过大，降低其强化效果，合金部件存在强度不合格的风险。此外，由于焊前装配、焊接参数波动等原因，焊缝区域有时会形成明显的焊接缺陷，为了保证合金部件的服役安全，同时避免报废部件而造成经济损失，需对其进行补焊。服役过程中焊缝区域由于强度值较弱，开裂后的焊缝也需要再次进行钎焊加工。因此，有必要研发一种可以保持镍基高温合金强度的多次钎焊及热处理工艺。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种保持镍基高温合金强度的多次钎焊及热处理工艺，同时解决多次钎焊的工艺难题以及真空钎焊热处理之后合金强度下降的技术难题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

保持镍基高温合金强度的多次钎焊及热处理工艺，包括以下步骤：

步骤一，焊前准备：

采用机械加工的方法去除合金部件表面的氧化皮等覆盖物，露出合金基体，并使用超声波清洗的方法去除表面油污及其他杂质；装配定位并预置钎料；

步骤二，真空钎焊：