一种高温合金复合修复方法及修复材料技术

本发明专利技术提供了一种高温合金复合修复方法及修复材料，涉及焊接技术领域，包括除去待修复合金的表面积碳层，确定并标记损伤区域，对损伤区域进行打磨并加工成平滑过渡的规则形状，清洗损伤区域，根据打磨后的损伤区域形状制备形状相同的修复基体，修复基体上制备有通孔，根据通孔体积制备修复钎料；修复基体置于损伤区域内，修复钎料置于修复基体的上表面，待修复合金、修复基体与修复钎料构成的组合体放置在钎焊炉中，在真空条件下逐渐升温至第一温度，并保温，之后逐渐降温至第二温度，再自然冷却至第三温度，充入惰性气体后出炉。本发明专利技术所述的高温合金复合修复方法及修复材料，使得钎料的收缩率较小，不易产生收缩裂纹和凹坑等二次缺陷。

A Composite Repair Method and Material for Superalloy

The invention provides a superalloy composite repair method and repair material, which relates to the welding technology field, including removing the carbon layer on the surface of the alloy to be repaired, determining and marking the damage area, polishing the damage area and processing it into a smooth transition regular shape, cleaning the damage area, preparing repair matrix with the same shape according to the shape of the damaged area after polishing, and repairing base. There are through holes on the body and repair brazing filler metal is prepared according to the volume of through holes; repair base metal is placed in the damaged area, repair brazing filler metal is placed on the upper surface of repair base metal, the combination of repair alloy, repair base metal and repair brazing filler metal is placed in the brazing furnace, gradually warming up to the first temperature in vacuum, and holding heat, then gradually cooling down to the second temperature, and then cooling down naturally to the first temperature. Three temperatures, filling inert gas and discharging. The composite repair method of the superalloy and the repair material of the invention make the shrinkage rate of the solder smaller, and it is not easy to produce secondary defects such as shrinkage cracks and pits.

【技术实现步骤摘要】
一种高温合金复合修复方法及修复材料
本专利技术涉及焊接
，特别涉及一种高温合金复合修复方法及修复材料。
技术介绍
随着航空航天等高尖端技术行业的迅速发展，高温合金得到了广泛的应用和迅速的发展。现有技术中，高温合金长期在高温和一定的应力条件下工作，往往会由于过热烧蚀、高温氧化或外来打击等产生大蚀坑、大裂纹或击打坑之类的三维大尺寸缺陷，高温合金结构件的制造成本极为昂贵，采用新的高温合金结构件替换原来的损伤件必然会大幅增加成本。目前，高温合金修复技术方案主要有熔焊和钎焊两种方式，采用熔焊的修复方式，如MIG堆焊和激光堆焊等，虽然能够实现高温合金的大尺寸缺陷修复，但该方法热输入量较大且加热不均匀，修复Al、Ti元素含量较高的高温合金时，易导致焊接裂纹的产生；而钎焊修复方案均为传统合金粉末钎料填充钎焊，此种方法虽然能够实现均匀受热，但钎料焊后收缩率大，易产生收缩裂纹和凹坑，同时该方法常用于小尺寸的高温合金缺陷修复，面对三维尺寸缺陷和宽度大于1mm的裂纹时，操作难度大，成本高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种高温合金复合修复材料，以解决现有技术中对于高温合金大尺寸缺陷受热不均匀，易产生钎接裂纹，以及操作难度高的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种高温合金复合修复方法，包括：除去待修复合金的表面积碳层，确定并标记所述损伤区域，对所述损伤区域进行打磨并加工成平滑过渡的规则形状，清洗所述损伤区域，根据打磨后的损伤区域形状制备形状相同的修复基体，所述修复基体上制备有通孔，再根据所述通孔体积制备修复钎料；将所述修复基体置于所述损伤区域内，再将修复钎料置于所述修复基体的上表面，将所述待修复合金、所述修复基体与所述修复钎料构成的组合体放置在钎焊炉中，在真空条件下逐渐升温至第一温度T1，并保温时长t1，之后逐渐降温至第二温度T2，再自然冷却至第三温度T3，充入惰性气体后出炉。进一步的，还包括修复基体的制备方法：采用与所述待修复合金成分相同的合金粉末，经致密化技术制备块状基体，再通过机加工制备得到形状与所述待修复合金损伤区域加工后的规则形状相匹配的修复基体，所述修复基体(1)与所述修复合金(3)损伤区域加工后的规则形状区域的尺寸误差小于0.1mm，在所述修复基体上加工出通孔。进一步的，还包括修复钎料的制备方法：采用低熔点钎料粉末，经致密化技术制备得到修复钎料或制备成焊膏，所述修复钎料的体积为所述通孔体积的120～130％。进一步的，所述低熔点钎料粉末包括Ni-Cr-Si-B系钎料粉末，Si的质量分数在3％～5％范围内，B的质量分数在1.5％～4％范围内，所述低熔点钎料粉末的粒度为-300～+350目。进一步的，所述致密化技术包括冷压、热压或等离子活化烧结。进一步的，所述损伤区域为贯穿性裂纹时，在所述贯穿性裂纹底部设置阻流片，所述阻流片固定连接在所述待修复合金的底面上。进一步的，所述损伤区域为贯穿性裂纹时，采用氟化物先清洗所述裂纹内部氧化物，再打磨成平滑过渡的片、条或柱形状。进一步的，真空状态下所述钎焊炉内压力小于0.002Pa；所述钎焊炉的升温速率在15～20℃/min范围内，所述第一温度T1在1050～1150℃范围内，所述时长t1在40～60min范围内，所述钎焊炉的降温速率在5～8℃/min范围内，所述第二温度T2在600～650℃范围内，所述第三温度T3在50～70℃范围内。相对于现有技术，本专利技术所述的高温合金复合修复方法具有以下优势：本专利技术所述的高温合金复合修复方法，在修复高温合金时，通过预制成型的修复基体与修复钎料填充修复区时，使得钎料的收缩率较小，不易产生收缩裂纹和凹坑等二次缺陷，能够有效的对高温合金的缺陷部分进行修复，提高高温合金的重复使用率，防止高温合金材料的浪费，简单易行，方法简单，修复成本不高。本专利技术的另一目的在于提出一种高温合金复合修复材料，包括修复基体与修复钎料，所述修复基体与待修复合金的组成成分相同，所述修复基体为特定规则形状，所述修复基体上设有通孔，所述修复钎料由低熔点钎料制成，所述修复钎料包括固态钎料或膏态钎料，所述修复钎料的体积为所述通孔体积的120～130％。进一步的，所述特定规则形状包括条状、圆柱状或半球状，所述通孔有多个，多个所述通孔的总体积与所述修复基体的体积比在5～10％范围内。所述高温合金复合修复材料与上述高温合金复合修复方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的高温合金复合修复方法流程图；图2为本专利技术实施例所述的高温合金复合修复方法示意图一；图3为本专利技术实施例所述的阻流片示意图；图4为本专利技术实施例所述的高温合金复合修复方法示意图二；图5为本专利技术实施例所述的高温合金复合修复方法示意图三。附图标记说明：1-修复基体，11-通孔，2-修复钎料，3-待修复合金，31-阻流片。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。在本专利技术的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”和“下”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本专利技术的限制。实施例一本实施例提供了一种高温合金复合修复方法，结合图1-图5所示，包括如下步骤：S1、去除表面积碳层，常用的高温合金在工作过程中会有积碳层附着在合金表面，积碳层的存在会降低修复后合金的强度，在待修复合金修复之前，需先去除掉表面积碳层，本实施例，较好的采用喷砂法去除表面积碳层，喷砂法是一种通过喷砂装置将一定粒度的砂子喷在积碳层表面，利用砂子的冲击力与摩擦力去除积碳层的方法，分为干喷湿法与湿喷砂法，喷砂法常用于除锈方法，本实施例采用喷砂法去除表面积碳层，速度快，经喷砂处理的表面干净无金属杂质，可以一次性的同时去除表面积碳层，以及附着在合金表面的油污或金属锈蚀等多种污垢。S2、确定并标记损伤区域，待修复合金表面上具有裂纹或蚀坑的，确定损伤区域的大小与形状，并对损伤区域进行标记，本实施例中，通过X射线探伤确定高温合金损伤区域，并进行标记，X射线探伤技术是指利用X射线穿透金属材料，但是材料对射线的吸收与散射的作用不同，而在底片上形成亮度不同的影响，依次来判断金属材料损伤区域(能够确定金属内部损伤)的检验方法，较好的，采用X射线探伤机进行确定。S3、对损伤区域进行打磨，当确定并标记好损伤区域后，对标记区域进行打磨，在去除掉损伤区域区域内氧化物的同时，将损伤区域加工成为平滑过渡的片状、条状、柱状或半球状等特定规则形状，本实施里中，打磨损伤区域时，根据损伤区域的形状，计算并形成最小体积并覆盖所有损伤区域的特定规则形状，如对不规则烧蚀坑修复时，制备成柱状的规则形状，确定损伤区域内表面上在与待修复合金3表面相平行的平面内距离最远的两个点，两个点的间距为S1，以两个点之间的距离为直径，两个点连线的中点为圆心，圆心垂直于待修复合金3表面的垂线为轴，根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温合金复合修复方法，其特征在于，包括：除去待修复合金(3)的表面积碳层，确定并标记所述损伤区域，对所述损伤区域进行打磨并加工成平滑过渡的规则形状，清洗所述损伤区域，根据打磨后的损伤区域形状制备形状相同的修复基体(1)，所述修复基体(1)上制备有通孔(11)，再根据所述通孔(11)体积制备修复钎料(2)；将所述修复基体(1)置于所述损伤区域内，再将修复钎料(2)置于所述修复基体(1)的上表面，将所述待修复合金(3)、所述修复基体(1)与所述修复钎料(2)构成的组合体放置在钎焊炉中，在真空条件下逐渐升温至第一温度T1，并保温时长t1，之后逐渐降温至第二温度T2，再自然冷却至第三温度T3，充入惰性气体后出炉。

【技术特征摘要】
1.一种高温合金复合修复方法，其特征在于，包括：除去待修复合金(3)的表面积碳层，确定并标记所述损伤区域，对所述损伤区域进行打磨并加工成平滑过渡的规则形状，清洗所述损伤区域，根据打磨后的损伤区域形状制备形状相同的修复基体(1)，所述修复基体(1)上制备有通孔(11)，再根据所述通孔(11)体积制备修复钎料(2)；将所述修复基体(1)置于所述损伤区域内，再将修复钎料(2)置于所述修复基体(1)的上表面，将所述待修复合金(3)、所述修复基体(1)与所述修复钎料(2)构成的组合体放置在钎焊炉中，在真空条件下逐渐升温至第一温度T1，并保温时长t1，之后逐渐降温至第二温度T2，再自然冷却至第三温度T3，充入惰性气体后出炉。2.根据权利要求1所述的高温合金复合修复方法，其特征在于，其中，所述制备修复基体(1)包括：采用与所述待修复合金(3)成分相同的合金粉末，经致密化技术制备块状基体，再通过机加工制备得到形状与所述待修复合金(3)损伤区域加工后的规则形状相匹配的修复基体(1)，所述修复基体(1)与所述修复合金(3)损伤区域加工后的规则形状区域的尺寸误差小于0.1mm，在所述修复基体(1)上加工出通孔(11)。3.根据权利要求1所述的高温合金复合修复方法，其特征在于，所述制备修复钎料(2)包括：采用低熔点钎料粉末，经致密化技术制备得到修复钎料(2)。4.根据权利要求3所述的高温合金复合修复方法，其特征在于，所述低熔点钎料粉末包括Ni-Cr-Si-B系钎料粉末，Si的质量分数在3％～5％范围内，B的质量分数在1.5％～4％范围内，所述低熔点钎料粉末的粒度为-300～+...

【专利技术属性】
技术研发人员：林盼盼，周雯露，林铁松，何鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23