一种单晶高温合金的电子束熔丝修复方法技术

本发明专利技术提供了一种单晶高温合金的电子束熔丝修复方法，涉及高温合金材料修复技术领域。本发明专利技术先对单晶高温合金的待修复面依次进行磨光和除油处理；然后将除油处理后的单晶高温合金置于控冷装置上，在真空条件下，对所述单晶高温合金的待修复面进行堆焊处理；所述控冷装置内部设置有使液氮通过的冷却槽；所述堆焊处理过程中液氮保持持续通过，所述液氮的通过速度为6～8L/min。本发明专利技术通过控冷装置加快焊接时增材层的冷却速度，进而降低焊接温度梯度。通过本发明专利技术提供的方法对单晶高温合金的损伤区域进行增材修复，可以保证修复的填充物为单晶结构，从而保证修复区与基材的组织结构一致性，进而提高单晶高温合金的服役性能，延长其使用寿命。

An Electron Beam Fuse Repair Method for Single Crystal Superalloys

The invention provides an electron beam fuse repair method for a single crystal superalloy, which relates to the technical field of superalloy material repair. The invention first polishes and degreases the repaired surface of the single crystal superalloy in turn, then puts the degreased single crystal superalloy on the cooling control device and surfacing the repaired surface of the single crystal superalloy under vacuum conditions; the cooling tank for liquid nitrogen passing through is arranged in the cooling control device; the liquid nitrogen keeps continuous through during the surfacing treatment process. The flow rate of the liquid nitrogen is 6-8 L/min. The invention accelerates the cooling speed of the material adding layer during welding by a controlled cooling device, thereby reducing the welding temperature gradient. By means of the method provided by the invention, the damaged area of single crystal superalloy is repaired by adding materials. The repaired filler can be guaranteed to have a single crystal structure, thereby ensuring the consistency of the repaired area and the structure of the base material, thereby improving the service performance of the single crystal superalloy and prolonging its service life.

【技术实现步骤摘要】
一种单晶高温合金的电子束熔丝修复方法
本专利技术涉及高温合金材料修复
，特别涉及一种单晶高温合金的电子束熔丝修复方法。
技术介绍
航空发动机中的涡轮叶片工作环境恶劣，工作的过程中涡轮叶片叶冠表面将承受来自于空气、燃气等的高速冲击和冲刷腐蚀，因此在服役一段时间后部分叶片会产生一定程度的损坏，如烧蚀、扭曲、磨损、断裂、凹痕等，从而不再满足使用要求。对服役后破损的叶片进行修复，让其重新服役，能提升叶片的使用寿命，降低使用成本。对服役后破损叶片的修复，通常是操作人员基于经验和简单测量，采用手工焊接的方式，对破损的区域进行材料填充。而对于单晶叶片的焊接填充物，往往无法保证为单晶结构，填充物组织与单晶叶片组织相差过大，使单晶叶片修复区域的组织不均匀，单晶叶片的使用性能大幅消减，进而降低发动机叶片的服役寿命和安全性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种单晶高温合金的电子束熔丝修复方法。通过本专利技术提供的方法对单晶高温合金的损伤区域进行增材修复，可以保证修复的填充物为单晶结构，从而保证修复区与基材的组织结构一致性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种单晶高温合金的电子束熔丝修复方法，包括以下步骤：(1)对单晶高温合金的待修复面依次进行磨光和除油处理；(2)将所述步骤(1)除油处理后的单晶高温合金置于控冷装置上，在真空条件下，对所述单晶高温合金的待修复面进行堆焊处理；所述控冷装置内部设置有使液氮通过的冷却槽；所述堆焊处理过程中液氮保持持续通过，所述液氮的通过速度为6～8L/min。优选地，所述步骤(1)中的单晶高温合金为镍基单晶高温合金。优选地，所述步骤(2)中控冷装置的材质为铜。优选地，所述步骤(2)中冷却槽为螺旋盘状管，所述冷却槽的内径为3～6mm，总长度为1.5～2m。优选地，所述步骤(2)中真空条件的真空度为1×10-4～1×10-3Pa。优选地，所述步骤(2)中堆焊处理的送丝材料为GH4169，送丝的速度为10～30mm/s。优选地，所述步骤(2)中堆焊处理的加速电压为60KV，焊接电流为6～12mA，聚焦电流为503A，焊接速度为1200～2000mm/min。本专利技术提供了一种单晶高温合金的电子束熔丝修复方法，包括以下步骤：对单晶高温合金的待修复面依次进行磨光和除油处理；然后将除油处理后的单晶高温合金置于控冷装置上，在真空条件下，对所述单晶高温合金的待修复面进行堆焊处理；所述控冷装置内部设置有使液氮通过的冷却槽；所述堆焊处理过程中液氮保持持续通过，所述液氮的通过速度为6～8L/min。本专利技术通过控冷装置加快焊接时增材层的冷却速度，进而降低焊接温度梯度。通过本专利技术提供的方法对单晶高温合金的损伤区域进行增材修复，可以保证修复的填充物为单晶结构，从而保证修复区与基材的组织结构一致性，进而提高单晶高温合金的服役性能，延长其使用寿命。实施例结果表明，通过本专利技术提供的方法修复后的单晶高温合金的增材层无明显组织缺陷，且增材层为单晶结构。附图说明图1为本专利技术中控冷装置的结构示意图，其中1表示冷却槽；图2为实施例1修复后的单晶高温合金的宏观组织形貌；图3为实施例1修复后的单晶高温合金的扫描尺度为50μm的背散射图像；图4为实施例1修复后的单晶高温合金的扫描尺度为20μm的背散射图像。具体实施方式本专利技术提供了一种单晶高温合金的电子束熔丝修复方法，包括以下步骤：(1)对单晶高温合金的待修复面依次进行磨光和除油处理；(2)将所述步骤(1)除油处理后的单晶高温合金置于控冷装置上，在真空条件下，对所述单晶高温合金的待修复面进行堆焊处理；所述控冷装置内部设置有使液氮通过的冷却槽；所述堆焊处理过程中液氮保持持续通过，所述液氮的通过速度为6～8L/min。本专利技术对单晶高温合金的待修复面依次进行磨光和除油处理。在本专利技术中，所述单晶高温合金优选为镍基单晶高温合金，本专利技术对所述镍基单晶高温合金的具体种类没有特别的要求，本领域技术人员熟知的镍基单晶高温合金均适用，如IC10单晶高温合金等。本专利技术对所述磨光处理的方法没有特别的要求，采用本领域熟知的方法即可。本专利技术优选用石油醚对磨光处理后的单晶高温合金的待修复面进行除油处理；除油处理后，本专利技术还优选对除油处理后的待修复面用酒精进行擦洗，使所述待修复面迅速干洁，去除待修复面的灰尘及油污，提高表面使用质量。本专利技术优选在堆焊处理前15～30min内对所述单晶高温合金的待修复面进行磨光和除油处理，防止处理后的待修复面被再次污染。进行磨光和除油处理后，本专利技术将处理后的单晶高温合金置于控冷装置上，在真空条件下，对所述单晶高温合金的待修复面进行堆焊处理。在本专利技术中，所述控冷装置优选为托盘状，用于承托焊件，所述控冷装置内部设置有使液氮通过的冷却槽；所示冷却槽在控冷装置内部呈螺旋盘状，如图1所示，所述冷却槽的内径优选为3～6mm，长度优选为1.5～2m；所述控冷装置的材质优选为铜。在本专利技术中，所述堆焊处理过程中液氮保持持续通过，所述液氮通过的速度为6～8L/min，优选为7L/min。本专利技术通过液氮冷却的方法加快焊接时增材层的冷却速度，从而降低焊接温度梯度，进而控制增材层的凝固方式，保证增材层为所需的单晶结构。在本专利技术中，所述真空条件的真空度优选为1×10-4～1×10-3Pa，更优选为1×10-4Pa。在本专利技术的具体实施例中，优选将控冷装置置于真空焊接室内，采用装夹将处理后的单晶高温合金固定在真空焊接室内，使控冷装置承托单晶高温合金。本专利技术对所述真空焊接室没有特殊要求，使用本领域常规的真空焊接室即可。在本专利技术中，所述堆焊处理的送丝材料优选为GH4169，送丝速度优选为10～30mm/s，更优选为20mm/s。在本专利技术中，所述GH4169合金是以体心四方的γ"相和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能，650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位，并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件。在本专利技术中，所述堆焊处理的加速电压优选为60KV，焊接电流优选为6～12mA，更优选为8mA，聚焦电流优选为503A，焊接速度优选为1200～2000mm/min，更优选为1600mm/min。完成堆焊处理后，本专利技术优选将堆焊处理后单晶高温合金在所述控冷装置上静置冷却，液氮通过量与堆焊时保持一致，所述冷却的时间优选为15～30min，更优选为20min，冷却后即完成单晶高温合金的电子束熔丝修复。下面结合实施例对本专利技术提供的单晶高温合金的电子束熔丝修复方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。实施例1(1)在焊接前15分钟内对IC10单晶高温合金的待修复面进行磨光处理，用石油醚对磨光处理后的单晶高温合金的待修复面进行除油处理，对除油处理后的单晶高温合金的待修复面采用酒精擦洗；(2)处理后的单晶高温合金放置在真空焊接室内装夹固定，使铜质控冷装置承托焊件，控冷装置内有液氮通过的冷却槽，液氮的通过速度为7L/min；控冷装置的结构如图1所示；(3)关闭所述真空焊接室并抽真空，待所述真空焊接室达到真空度5×10-4Pa时，对处理后的单晶高温合金的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶高温合金的电子束熔丝修复方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对单晶高温合金的待修复面依次进行磨光和除油处理；(2)将所述步骤(1)除油处理后的单晶高温合金置于控冷装置上，在真空条件下，对所述单晶高温合金的待修复面进行堆焊处理；所述控冷装置内部设置有使液氮通过的冷却槽；所述堆焊处理过程中液氮保持持续通过，所述液氮的通过速度为6～8L/min。

【技术特征摘要】
1.一种单晶高温合金的电子束熔丝修复方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对单晶高温合金的待修复面依次进行磨光和除油处理；(2)将所述步骤(1)除油处理后的单晶高温合金置于控冷装置上，在真空条件下，对所述单晶高温合金的待修复面进行堆焊处理；所述控冷装置内部设置有使液氮通过的冷却槽；所述堆焊处理过程中液氮保持持续通过，所述液氮的通过速度为6～8L/min。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的单晶高温合金为镍基单晶高温合金。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中控冷装置的材质为铜。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王善林，孙文君，陈玉华，黄永德，柯黎明，耿志杰，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西,36