一种广谱性镍基高温合金修复材料及其制备方法技术

提供了一种广谱性镍基高温合金修复材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种广谱性镍基高温合金修复材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料
，具体涉及一种广谱性镍基高温合金修复材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]镍基高温合金具有优异的高温强度
、
抗蠕变能力和抗氧化腐蚀性能，被广泛应用于航空
、
航天
、
石油化工
、
能源等重要工业领域
。
由于叶片等高温合金零件多在高温
、
应力和腐蚀环境下工作，其服役环境极为特殊和苛刻，导致高温合金零件不可避免地出现损伤，进而导致零件的失效报废
。
为了降低成本提高效率，实现损伤零件的修复和再利用尤为关键
。
[0003]但是由于高温合金的合金化程度较高，往往含有较多的合金元素，根据金属凝固理论，在焊接熔池凝固的过程中，先凝固的组织含有较多的高熔点元素，后凝固的组织中含有较多低熔点元素，如
S、P、B、Si
是低熔点共晶液膜的主要形成元素，其在焊接过程中会形成
Ni
‑
X
低熔点共晶体，在焊接热应力的作用下容易形成结晶裂纹
。
而且，高温合金的主要强化手段是以
γ
'
相为第二相的弥散强化，共格析出的
γ
'
相嵌在
γ
基体上，传统高温合金由于
Al+Ti
含量较多，其在焊接凝固时容易出现
γ
‑
γ
'
>低熔点共晶体，该共晶体的熔点比基体约低
70℃
，在焊接凝固的最后阶段形成液膜，在焊接热应力的作用下，出现结晶裂纹；同时，偏聚在晶界的
MC(M
为
B、Cr
等
)、Ni
‑
X(X
为
Nb、Si
等
)
等化合物也会让高温合金具有液化裂纹倾向
。
这些因素导致了大部分高温合金材料的焊接性能极差，产生焊接冷
、
热裂纹的倾向性较高，增材修复难度极大，相关的修复材料研制和修复技术开发亟待突破
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述不足之处，本专利技术的目的在于提供一种广谱性镍基高温合金修复材料及其制备方法，该修复材料应用于高温合金结构材料的损伤部位修复，修复后材料未出现焊接热裂纹，具有优异的强度
、
塑性和耐高温氧化性能
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种广谱性镍基高温合金修复材料，按重量百分比计，该修复材料化学成分为：
Cr 17
～
21
％，
Co 8
～
11
％，
Mo 4
～8％，
Al 1.5
～
2.5
％，
Ti 1.5
～
2.5
％，
Nb 0.5
～
2.5
％，
C 0.04
～
0.08
％，
Ni
为余量
。
[0007]其中，所述镍基高温合金修复材料中，
Ti
与
Al
的重量比
Ti/Al
＝
1:1
～
1:1.5。
[0008]其中，所述镍基高温合金修复材料中，
Al
与
Ti+Nb
的和的原子比
Al/(Ti+Nb)>0.85。
[0009]其中，所述镍基高温合金修复材料为粉末状，粉末流动性＜
30s/50g。
[0010]本专利技术还提供了所述广谱性镍基高温合金修复材料的制备方法，所述镍基高温合金修复材料采用气体雾化或水雾化方法制备，具体包括如下步骤：
[0011](1)
准备原料：按照所述镍基高温合金修复材料中各元素质量配比称取各元素原料；
[0012](2)
制备雾化用母合金锭：采用真空感应炉熔炼原料，向真空感应炉的坩埚中加入
除铝和钛外的其他元素的原料，向补料装置中放入铝和钛元素的原料，炉体内抽真空，先将坩埚内原料感应加热至完全融化，然后向坩埚中加入补料装置中的原料，再进行精炼和浇铸，得到雾化用母合金锭；
[0013](3)
制备粉末状修复材料：采用气体雾化设备，将雾化用母合金锭加热
、
雾化，收集雾化粉末，即得到粉末状修复材料
。
[0014]其中，所述步骤
(1)
中，各元素原料为纯镍
、
纯铬
、
纯钼或镍钼合金
、
纯铝
、
海绵钛
、
纯铌
、
镍碳合金，各原料杂质含量均
≤1wt.
％
。
[0015]其中，所述步骤
(2)
中，所述炉体内抽真空为抽真空至压强
≤10Pa。
[0016]其中，所述步骤
(2)
中，雾化用母合金锭的制备过程为：采用真空感应炉熔炼原料，向真空感应炉的坩埚中依次放入纯镍
、
纯铬
、
纯钼或镍钼合金
、
纯铌
、
镍碳合金，向补料装置中放入纯铝和海绵钛，炉体内抽真空至压强
≤10Pa
，先将坩埚内原料感应加热至完全融化，然后加入补料装置中的原料，再进行精炼和浇铸，得到雾化用母合金锭
。
[0017]其中，所述步骤
(3)
包括：将步骤
(2)
所得母合金锭表面除杂后放入坩埚，抽真空至压强
≤10Pa
，加热至母合金锭完全融化后，充入惰性气体，然后继续加热至雾化温度，保温0‑5分钟，使用雾化气体雾化，收集雾化粉末，筛分，得到所述粉末状修复材料
。
[0018]其中，所述步骤
(3)
中，对母合金锭表面除杂为采用钢丝刷或吹砂机进行除杂
。
[0019]其中，所述步骤
(3)
中，所述惰性气体包括氮气
、
氩气
、
氦气中的一种或多种
。
[0020]其中，所述步骤
(3)
中，所述雾化气体包括氮气
、
氩气
、
氦气
、
空气或其他气体中的一种或多种
。
[0021]其中，所述步骤
(3)
中，加热至雾化温度后在所述雾化温度保温0‑
5min。
[0022]其中，所述步骤
(3)
中，进行雾化时，雾化压力为3‑
8MPa。
[0023]其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种广谱性镍基高温合金修复材料，按重量百分比计，该修复材料化学成分为：
Cr 17
～
21
％，
Co 8
～
11
％，
Mo 4
～8％，
Al 1.5
～
2.5
％，
Ti1.5
～
2.5
％，
Nb 0.5
～
2.5
％，
C 0.04
～
0.08
％，
Ni
为余量
。2.
如权利要求1所述的镍基高温合金修复材料，其中，所述镍基高温合金修复材料中，
Ti
与
Al
的重量比
Ti/Al
＝
1:1
～
1:1.5。3.
如权利要求1所述的镍基高温合金修复材料，其中，所述镍基高温合金修复材料中，
Al
与
Ti+Nb
的和的原子比
Al/(Ti+Nb)>0.85。4.
如权利要求1所述的镍基高温合金修复材料，其中，所述镍基高温合金修复材料为粉末状，粉末流动性＜
30s/50g。5.
如权利要求1‑4任一项所述的广谱性镍基高温合金修复材料的制备方法，所述镍基高温合金修复材料采用气体雾化或水雾化方法制备
。6.
如权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓明，杨柏俊，朱胜，孙文海，韩国峰，王文宇，赵伟杰，赵阳，任智强，田根，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：