本發(fā)明涉及合金裂紋修復(fù)，尤其是一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲及其制備方法和使用方法。

背景技術(shù)：

1、mar-m247鎳基高溫合金設(shè)計(jì)于20世紀(jì)七十年代，是一種典型多晶型沉淀強(qiáng)化鎳基高溫合金，主要采用鑄造或定向凝固的方式來(lái)生產(chǎn)制造，是制造燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等運(yùn)行系統(tǒng)部件的關(guān)鍵材料，目前應(yīng)用廣泛。標(biāo)準(zhǔn)的熱處理工藝下，mar-m247中沉淀出62%的強(qiáng)化相γ'[ni3(al,ti)]，有序分布在基體相γ中。mar-m247中存在著一定含量(小于13.5%)的難溶元素(ta、hf、w、mo)，部分難熔元素如hf，ta，w，zr與c生成碳化物在晶界析出。γ'與碳化物的存在使mar-m247在高溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的熱機(jī)械性能，能在重復(fù)沖擊下保證較好的蠕變以及疲勞性能，同時(shí)具有較高的抗氧化和耐腐蝕性能，整體上呈現(xiàn)可靠的熱穩(wěn)定性。使用mar-m247材料的部件在惡劣工況環(huán)境中服役后，會(huì)出現(xiàn)裂紋等缺陷，如何通過(guò)再制造技術(shù)修復(fù)缺陷延長(zhǎng)服役壽命是迫切需要解決的問(wèn)題。

2、但是這種材料含有較高含量的al、ti等合金元素，熱裂紋傾向很高，給再制造帶來(lái)很大的困難。曾使用過(guò)的修復(fù)工藝有釬焊、熱噴涂等，但結(jié)合強(qiáng)度不夠高，熱等靜壓工藝則存在工件尺寸受限。瞬時(shí)液相連接(tlp)作為一種低熱輸入連接工藝，被認(rèn)為是連接鎳基合金的最佳方法，可實(shí)現(xiàn)mar-m247的無(wú)裂紋連接，但tlp的連接通常對(duì)缺陷形狀具有一定的要求且需要長(zhǎng)時(shí)間擴(kuò)散均勻化處理，復(fù)雜的工藝過(guò)程限制了其在修復(fù)中的實(shí)際工程應(yīng)用。而最常用的焊接手段則存在兩個(gè)主要問(wèn)題，一是焊接熱源普遍存在焊接熱輸入較大，難以可能焊接熱影響區(qū)出現(xiàn)液化裂紋的問(wèn)題，另一方面沒(méi)有適配m247的焊接材料。對(duì)于焊接熱輸入過(guò)大的問(wèn)題，最近新發(fā)展的低熱輸入焊接技術(shù)部分解決了液化裂紋的問(wèn)題，例如冷金屬過(guò)渡焊接(cmt)工藝，但是相應(yīng)匹配焊接材料的缺乏始終是制約mar-m247利用焊接手段進(jìn)行修復(fù)的另外一個(gè)主要制約因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的焊縫金屬凝固裂紋問(wèn)題，提供一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲及其制備方法和使用方法。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，包括：金屬外皮及其內(nèi)部包覆的填充粉末，所述填充粉末包括真空霧化的合金粉末、無(wú)機(jī)物粉末，所述合金粉末包括以下成分：co、cr、al、ti、ta、hf、mo、zr、w、c。

4、可供選擇的，所述金屬外皮為純鎳皮。

5、可供選擇的，所述合金粉末包括以下成分(占合金粉末重量比)：co：5~12%，cr：3~10%，al：3~7%，ti：0.5~4%，ta：1~4%，hf：0.5~2%，mo：0.2~1%，zr：0.01~0.5%，w：2~12%，c：0.1~0.3%，余量為ni。

6、可供選擇的，所述無(wú)機(jī)物粉末包括以下成分(占填充粉末重量比)：ysz：0.1~1%，石英：1~4%，金紅石：2~10%，鈦鐵：5~10%，余量為合金粉末。

7、可供選擇的，所述填充粉末的粉末粒度為50-110μm。

8、一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲的制備方法，包括以下步驟：

9、步驟1、將合金粉末混合，所述合金粉末中含有以下成分(占合金粉末重量比)：co：5~12%，cr：3~10%，al：3~7%，ti：0.5~4%，ta：1~4%，hf：0.5~2%，mo：0.2~1%，zr：0.01~0.5%，w：2~12%，c：0.1~0.3%，余量為ni，在真空冶煉爐中將上述混合物熔煉為液態(tài)，然后以真空霧法制備成球形粉末；

10、步驟2、將真空霧化制得的粉末加入無(wú)機(jī)物粉末后得到填充粉末，所述無(wú)機(jī)物粉末包括以下成分(占填充粉末重量比)：ysz：0.1~1%，石英：1~4%，金紅石：2~10%，鈦鐵：5~10%，余量為合金粉末；

11、步驟3、利用純鎳皮包覆上述步驟2得到的填充粉末，對(duì)其進(jìn)行連續(xù)減徑拉拔，制得修復(fù)mar-m247合金用的藥芯焊絲。

12、可供選擇的，所述步驟3包括以下步驟：

13、步驟3.1、將純鎳皮軋制成u形斷面形狀；

14、步驟3.2、將按劑量配好的填充粉末填加到u形純鎳皮中；

15、步驟3.3、填充粉末填充完成后，使用壓軋機(jī)將純鎳皮和填充粉末軋緊，確保填充粉末均勻分布；

16、步驟3.4、通過(guò)拉拔工藝將焊絲制成不同規(guī)格的藥芯焊絲。

17、一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲的使用方法，使用如上所述的藥芯焊絲，采用冷金屬過(guò)渡焊接工藝進(jìn)行焊接，焊接過(guò)程保持焊槍與基板成90°，距離15-20mm；將高純氬氣作為保護(hù)氣體，氣流量為15-20l/min。焊接電流80-120a，焊接電壓10-14v，送絲速度2.0-4.8m/min，焊接速度0.3-0.4m/min。

18、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

19、1、本發(fā)明所提供的一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，其成分、性能與母材接近，且增加了抑制熱裂紋的物質(zhì)，可用于熔焊工藝修復(fù)mar-m247高溫合金的缺陷；將含有高熔點(diǎn)元素的合金粉末提前用真空霧化制粉混合均勻，避免高熔點(diǎn)單質(zhì)金屬在低熱輸入模式下冶金反應(yīng)不充分的問(wèn)題。

20、2、本發(fā)明所提供的一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，加入少量ysz，利用電弧冶金反應(yīng)可有效細(xì)化晶粒，降低晶間低熔點(diǎn)共晶物的連續(xù)分布，抑制熱裂紋的產(chǎn)生；鈦鐵作為有效的脫氧劑，可對(duì)焊接熔池充分脫氧，并與石英、金紅石等形成熔渣覆蓋在熔池上面，降低熔覆金屬含氧量及氧化物夾雜。

技術(shù)特征：

1.一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，其特征在于：包括：金屬外皮及其內(nèi)部包覆的填充粉末，所述填充粉末包括真空霧化的合金粉末、無(wú)機(jī)物粉末，所述合金粉末包括以下成分：co、cr、al、ti、ta、hf、mo、zr、w、c。

2.如權(quán)利要求1所述的用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，其特征在于：所述金屬外皮為純鎳皮。

3.如權(quán)利要求1所述的用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，其特征在于：所述合金粉末包括以下成分(占合金粉末重量比)：co：5~12%，cr：3~10%，al：3~7%，ti：0.5~4%，ta：1~4%，hf：0.5~2%，mo：0.2~1%，zr：0.01~0.5%，w：2~12%，c：0.1~0.3%，余量為ni。

4.如權(quán)利要求1所述的用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，其特征在于：所述無(wú)機(jī)物粉末包括以下成分(占填充粉末重量比)：ysz：0.1~1%，石英：1~4%，金紅石：2~10%，鈦鐵：5~10%，余量為合金粉末。

5.如權(quán)利要求1所述的用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，其特征在于：所述填充粉末的粉末粒度為50-110μm。

6.一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

7.如權(quán)利要求6所述的用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲的制備方法，其特征在于：所述步驟3包括以下步驟：

8.一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲的使用方法，使用如權(quán)利要求1-5任一所述的藥芯焊絲，其特征在于：采用冷金屬過(guò)渡焊接工藝進(jìn)行焊接，焊接過(guò)程保持焊槍與基板成90°，距離15-20mm；將高純氬氣作為保護(hù)氣體，氣流量為15-20l/min；焊接電流80-120a，焊接電壓10-14v，送絲速度2.0-4.8m/min，焊接速度0.3-0.4m/min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于修復(fù)Mar?M247缺陷的藥芯焊絲及其制備方法和使用方法。藥芯焊絲包括金屬外皮及其內(nèi)部包覆的填充粉末，所述填充粉末包括真空霧化的合金粉末、無(wú)機(jī)物粉末，所述合金粉末包括以下成分：Co、Cr、Al、Ti、Ta、Hf、Mo、Zr、W、C。制備方法用于制備上述藥芯焊絲。使用方法則使用上述藥芯焊絲進(jìn)行焊接。可用于熔焊工藝修復(fù)Mar?M247高溫合金的缺陷；將含有高熔點(diǎn)元素的合金粉末提前用真空霧化制粉混合均勻，避免高熔點(diǎn)單質(zhì)金屬在低熱輸入模式下冶金反應(yīng)不充分的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：裴玉冰,聶麗萍,高振桓,鞏秀芳,吳東亭,鄒勇,李金祺,方宇,王天劍,隆彬,潘啟達(dá)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6