本发明专利技术涉及一种Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用预成型焊料块体及其制备方法。所述预成型焊料块体的组成包括Hastelloy X母材合金和活性镍基钎料；所述预成型焊料块体中活性镍基钎料的质量含量为36%～42%。活性镍基钎料的质量含量为36%～42%。活性镍基钎料的质量含量为36%～42%。
【技术实现步骤摘要】
一种Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用预成型焊料块体及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种针对HastelloyX合金活性扩散焊修复材料及其制备方法和应用，具体涉及一种HastelloyX高温合金部件服役缺陷修复用预成型焊料块体及其制备方法和应用，属于镍基高温合金修复
技术介绍
[0002]HastelloyX合金作为一种典型的镍基固溶强化合金，具有良好的抗氧化性、耐腐蚀性、冷热加工成型性和焊接性。该合金在900℃以下具有中等的持久强度和蠕变强度，当工作温度达到1080℃时可短时使用，适用于制造航空发动机燃烧室部件及其它高温部件。然而这些热端部件长期服役在苛刻的高温和应力条件下，由于热疲劳，蠕变等原因容易产生裂纹、磨损等缺陷，如果不对这些缺陷位置进行修复，会大大降低发动机的工作效率，造成二次损伤，最后致使零件报废。成功的修复技术可以有效地使热端部件的寿命延长一倍，而成本仅为更换部件的10％到20％。因此，相对于昂贵的制造成本，通过先进的焊接修复技术对损伤位置进行修复，恢复其原始尺寸，延长零件的使用寿命可以获得可观的经济效益。
[0003]目前针对HasteloyX合金裂纹等损伤的修复材料主要为标准镍基钎料，如BNi2、 BNi5等；或在标准镍基钎料中添加一定量母材合金粉的混合物粉末。标准镍基钎料主要应用于窄间隙(＜250μm)的钎焊修复和瞬时液相连接修复中。而标准镍基钎料与母材合金粉末的混合物粉末主要应用在宽间隙的活性扩散焊修复中。韩冷等人(注：韩冷.GH99高温合金TLP连接工艺与组织性能研究[D].哈尔滨工业大学,2010)采用BNi82CrSiB作为中间层对GH99进行瞬时液相扩散连接。在焊接温度为1170℃、焊接间隙为50μm时，选择不同的保温时间。结果表明，保温时间的延长有利于降熔元素的充分扩散，形成均匀一致的焊接接头。另外抗剪强度随保温时间增加而增加，从40min时的320MPa增加到120min时的420MPa。C.Y.Su等人(Mater.Eng.Performance,1997,6(5):619
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627.)使用IN
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718分别与 DF4B和Nicrobraz150钎料粉末混合与对IN
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718进行活性扩散焊研究。结果表明，使用 DF4B钎料时的接头室温和高温剪切强度均高于Nicrobraz150钎料。其最高的室温剪切强度可以达到母材的85％。而980℃时的剪切强度为372MPa，基本接近母材的强度。
[0004]但是上述修复材料仍存在一定的问题，单独的标准镍基修复材料虽然可以在一定工艺条件下获得均匀的接头组织，但是其应用受限于间隙的宽度。当间隙较宽时(＞250μm)，在接头中往往不可避免的出现低熔点共晶组织，降低接头性能。而母材粉末和标准镍基修复材料的混合物在修复后的组织中常出现孔隙缺陷，且容易出现成分偏析，因而也在一定程度上限制了修复范围。
技术实现思路
[0005]为了克服上述修复材料的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于制备一种针对 Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料块体及其制备方法和应用。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料块体，所述预成型焊料块体的组成包括Haselloy X母材合金和活性镍基钎料；所述预成型焊料块体中活性镍基钎料的质量含量为36％～42％。
[0007]较佳的，所述Hastelloy X母材合金粉末的组成为：Cr 20.3～20.5wt％、Fe 17.0～ 20.0wt％、Mo 8
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10wt％、Co 4.6～6.4wt％、W 0.2～1.0wt％、Ni余量。
[0008]较佳的，所述活性镍基钎料粉末的组成为：Ni 64.5～74.7wt％、Cr 14.6～19.6wt％、 Co 7.5～9.8wt％、Al 1.2～1.9wt％、B 2.6～4.2wt％。
[0009]较佳的，所述Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料块体的致密度＞90％
[0010]第二方面，本专利技术提供了一种Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料块体，将Hastelloy X母材合金粉末、活性镍基钎料粉末和粘结剂混合后装入预成型模具中压制成型，然后在真空气氛中进行脱粘和烧结致密化后得到。
[0011]较佳的，所述粘结剂为聚乙二醇、聚乙烯缩丁醛、聚乙烯醇、乙基纤维素和丙烯酸酯中至少一种，优选为平均分子量为600的液态聚乙二醇；所述粘结剂占Hastelloy X母材合金粉末和活性镍基钎料粉末总质量的1％～5％。
[0012]较佳的，所述Hastelloy X母材合金粉末的粒径范围为20～50μm；所述的活性镍基钎料粉末为单质元素形式加入，粒径范围为1～10μm。
[0013]较佳的，所述压制成型的方式为干压成型或/和冷等静压成型；所述干压成型的压力为50～80MPa，所述冷等静压成型的压力为250～300MPa。
[0014]较佳的，所述真空气氛的真空度≤10
‑2Pa；所述脱粘的温度为300～700℃，时间为 30～60分钟。
[0015]较佳的，所述烧结致密化的温度为1100℃～1170℃，时间为30分钟～120分钟。
[0016]第三方面，本专利技术提供了一种Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料块体在修复Hastelloy X高温合金部件服役缺陷中的应用，将Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料块体置于Hastelloy X高温合金部件的损伤位置或其周围，通过夹具固定之后，在1150～1250℃下保温0.5～8小时，实现活性扩散焊。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0018]本专利技术制备的Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料粉料是采用机械球磨和真空烧结而成的块体材料。主要包括高熔点的Hastelloy X合金粉末、熔点相对较低的活性添加镍基合金粉末以及粘结剂。其中高熔点的Hastelloy X合金粉末可以保证高温强度、抗氧化性等综合性能，同时提高接头组织均匀化程度；活性添加镍基合金粉末的添加目的是降低活性扩散焊修复温度，形成液相包裹着添加的Hastelloy X合金粉末润湿填充裂纹位置。而粘结剂主要起到提高Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料粉料素坯的强度和成型性。
[0019]与粉末修复材料相比，通过预先烧结成型的块体修复材料致密度可以达到98％，可以在有效减少粉末修复材料直接烧结修复过程中添加剂挥发留下的孔隙问题，保证一定的尺寸稳定性，同时预先烧结的过程也可以使修复材料本身均匀化程度提高，减少成分偏析的概率，避免低熔点共晶物的出现。
[0020]与传统修复方法相比，采用活性扩散焊修复可以有效克服熔焊存在的热裂纹和钎
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料块体，其特征在于，所述预成型焊料块体的组成包括Hastelloy X母材合金和活性镍基钎料；所述预成型焊料块体中活性镍基钎料的质量含量为36%～42%。2.根据权利要求1所述的Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料块体，其特征在于，所述Hastelloy X母材合金的组成为：Cr 20.3～20.5wt%、Fe 17.0～20.0wt%、Mo 8
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10wt%、Co 4.6～6.4wt%、W 0.2～1.0wt%、Ni余量。3.根据权利要求1或2所述的Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料块体，其特征在于，所述活性镍基钎料的组成为：Ni 64.5～74.7wt%、Cr 14.6～19.6wt%、Co 7.5～9.8wt%、Al 1.2～1.9wt%、B 2.6～4.2wt%。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料块体，其特征在于，所述Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料块体的致密度＞90%。5.一种如权利要求1
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4中任一项所述的Hastelloy X高温合金部件服役缺陷修复用的预成型焊料块体的制备方法，其特征在于，将Hastelloy X母材合金粉末、活性镍基钎料粉末和粘结剂混合后装入预成型模具中压制成型，然后在真空气氛中进行脱粘和烧...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘岩，张辉，蒋金弟，刘学建，黄政仁，孙安乐，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
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