[发明专利]一种消除激光焊接GH3030合金焊缝中心低熔点元素偏析和杂质相的方法

说明书

本发明公开了一种消除激光焊接GH3030合金焊缝中心低熔点元素偏析和杂质相的方法，涉及焊接领域。用共晶高熵合金AlCoCrFeNi_2.1作为桥梁激光焊接连接GH3030合金，实现了消除低熔点元素偏析和杂质相，进而避免焊缝断裂的目的。步骤一、配制共晶高熵合金原料；步骤二、熔炼共晶高熵合金铸锭；步骤三、形状加工；步骤四、拼装；步骤五、激光焊接。以共晶高熵合金AlCoCrFeNi_2.1和GH3030合金为对象，对其进行单道激光焊接，获得了表面成形良好，均匀致密的焊接组织可有效消除低熔点元素偏析和杂质相，避免了镍基高温合金在焊接过程中容易出现焊缝组织偏析、脆性相析出以及焊接热裂纹等缺陷的问题。

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其涉及AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金消除激光焊接GH3030合金焊缝中心低熔点元素偏析和杂质相的方法。

背景技术

GH3030合金(80Ni-20Cr)是一种固溶强化型高温合金，在800℃以下具有满意的热强性和高塑性，具有良好的抗氧化、抗疲劳、冷冲压和焊接工艺性，因而被广泛应用于制造发动机燃烧室部件，高温容器、热电偶保护套等。由于镍基高温合金中存在多种固溶强化元素，如:W、Mo、Cr、Co、Al、Ti等，同时合金中还有微量元素C、B、Mg、P、S、稀土等，这些元素使得镍基高温合金在焊接过程中容易出现焊缝组织偏析、脆性相析出以及焊接热裂纹等缺陷。

上述缺陷主要归因于焊接热循环作用下形成的低熔点金属相，晶粒之间的结合力会受到极大的损害，从而导致气孔形成；在凝固过程中，由于基体中存在杂质相，导致成分偏析，在焊缝凝固结束时，杂质不能从焊缝中完全去除，它们分布在枝晶间，会削弱晶粒之间的作用力，在外力作用下，优先形成裂纹源，一旦裂纹源开动，就会沿晶界开裂，最终导致焊缝的断裂。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种消除激光焊接GH3030合金焊缝中心低熔点元素偏析和杂质相的方法，用共晶高熵合金AlCoCrFeNi_2.1作为桥梁激光焊接连接GH3030合金，实现了消除低熔点元素偏析和杂质相，进而避免焊缝断裂的目的。

本发明的技术方案为：包括以下步骤：

步骤一、配制共晶高熵合金原料；

将原料放入熔炼炉，采用抽气系统将真空度抽至5×10^-3Pa以内，随后关闭抽气系统并充入氩气直到压力为0.01atm后关闭充气系统，重复抽充气操作三次以上，以确保炉内的高真空度；

步骤二、熔炼共晶高熵合金铸锭；

将熔炼电弧枪调节至共晶高熵合金AlCoCrFeNi_2.1原料正上方，保证枪尖距离原料3～4mm，打开电源，开始熔炼；电弧保持3～5分钟，关闭电源，让共晶高熵合金AlCoCrFeNi_2.1原料在循环水冷坩埚内自然冷却；将共晶高熵合金AlCoCrFeNi_2.1原料翻面，继续熔炼；

步骤三、形状加工；

将熔炼的共晶高熵合金AlCoCrFeNi_2.1圆饼状铸锭和铸件GH3030合金切割成预定形状的共晶高熵合金件以及GH3030合金件；

步骤四、拼装；

将切割好的共晶高熵合金件以及GH3030合金件拼装在一起，并使得共晶高熵合金件处在两个GH3030合金件之间；

步骤五、激光焊接；

采用单道激光焊接的方法使得共晶高熵合金AlCoCrFeNi_2.1的两侧分别和两GH3030合金焊接在一起；选择激光功率变化范围600-1200W，焊接速度变化范围1.0–1.8m/min。