一种航空用镍基高温合金焊接材料

文档序号:1913210 发布日期:2021-12-03 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 一种航空用镍基高温合金焊接材料 (Nickel-based high-temperature alloy welding material for aviation ) 是由 朱新军 于 2021-08-19 设计创作,主要内容包括:本发明涉及焊接材料技术领域,尤其涉及一种航空用镍基高温合金焊接材料。采用GH3044对合金母材GH1015焊接过程中,焊接头的室温力学强度较差,容易产生微裂纹。基于上述问题,本发明提供一种航空用镍基高温合金焊接材料,其将GH3044镍合金成分中的Fe等元素含量减少后,不但没有降低其焊接性能,还在一定程度上提高了焊接稳定性和焊缝的室温力学性能,取得了意料不到的技术效果。(The invention relates to the technical field of welding materials, in particular to an aviation nickel-based superalloy welding material. In the process of welding the alloy base material GH1015 by adopting GH3044, the room-temperature mechanical strength of a welding head is poor, and microcracks are easily generated. Based on the problems, the invention provides an aviation nickel-based superalloy welding material, which is characterized in that after the content of elements such as Fe in the components of the GH3044 nickel alloy is reduced, the welding performance is not reduced, the welding stability and the room-temperature mechanical property of a welding seam are improved to a certain extent, and unexpected technical effects are achieved.)

一种航空用镍基高温合金焊接材料

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域,尤其涉及一种航空用镍基高温合金焊接材料。

背景技术

GH3044是固溶强化镍基抗氧化合金,在900℃以下具有高的塑性和中等的热强性,并具有优良的抗氧化性和良好的冲压、焊接工艺性能,适宜制造在900℃以下长期工作的航空发动机主燃烧室和加力燃烧室零部件。

高Fe含量的合金母材GH1015是常用的航空成型加工材料,其常用的焊接材料为GH3044,研究人员在实际的焊接过程中发现,采用GH3044对合金母材GH1015焊接过程中,容易产生焊弧飞溅、电弧稳定性差和焊缝微裂纹,对焊接头的力学性能产生不利影响。

发明内容

针对现有技术中存在的问题,本发明要解决的技术问题是:采用GH3044对合金母材GH1015焊接过程中,焊接头的室温力学强度较差,容易产生微裂纹。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明提供一种航空用镍基高温合金焊接材料,以质量百分含量计,包括以下成分:

具体地,所述的一种航空用镍基高温合金焊接材料,以质量百分含量计,包括以下成分:

具体地,所述的一种航空用镍基高温合金焊接材料,按照以下步骤制备:

(1)按照配方量,将C、Cr、W、Si、Fe、Ni加入坩埚,并将坩埚放入真空感应炉进行真空感应熔炼,之后将Al、Ti加入坩埚进行精炼,然后加入剩余元素并充氩气,浇铸后得到铸锭;

(2)将铸锭加入渣池,并加入熔渣进行电渣重熔,得到电渣锭;

(3)将电渣锭加入加热炉随炉进行热处理,经锻造、空冷后得到航空用镍基高温合金焊接材料。

具体地,步骤(1)中所述真空感应熔炼时的真空度≤12Pa;

具体地,步骤(1)中所述精炼真空度≤5Pa,精炼温度为1510-1520℃,精炼时间为50-100min。

具体地,步骤(1)中充氩气的压力为3000-5000Pa;充氩气时的温度为1500-1510℃。

具体地,步骤(2)中所使用电渣料的加入量为铸锭重量的5-9%,所述电渣料,以质量百分比包括以下成分:

具体地,步骤(3)中所述热处理温度温度为1120-1150℃,时间为50-100min。

具体地,步骤(3)中所述锻造经多次镦拔。

具体地,所述镦拔一次的粗压下量均≥30%,每次镦粗后立即进行拔长操作,控制压下量为30-50mm,控制每次的变形量≥50%。

本发明的有益效果是:

对于Fe含量较多的合金母材GH1015,在其进行熔覆焊接过程中,母材中的Fe元素会不断地向焊缝处迁移,容易导致焊缝处焊接材料的成分发生较大的变化,增加其焊接脆性,对焊接性能产生不利影响,基于上述问题,本发明将GH3044镍合金成分中的Fe等元素含量减少后,不但没有降低其焊接性能,还在一定程度上提高了焊接稳定性和焊缝的室温力学性能,取得了意料不到的技术效果。

具体实施方式

现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明以下实施例中,航空用镍基高温合金焊接材料,均按照以下步骤制备:

(1)按照配方量,将C、Cr、W、Si、Fe、Ni加入坩埚,并将坩埚放入真空感应炉进行真空感应熔炼,之后将Al、Ti加入坩埚进行精炼,然后加入剩余元素并充氩气,浇铸后得到铸锭;

(2)将铸锭加入渣池,并加入熔渣进行电渣重熔,得到电渣锭;

(3)将电渣锭加入加热炉随炉进行热处理,经锻造、空冷后得到航空用镍基高温合金焊接材料。

步骤(1)中所述真空感应熔炼时的真空度≤12Pa;

步骤(1)中所述精炼真空度≤5Pa,精炼温度为1510-1520℃,精炼时间为50-100min。

步骤(1)中充氩气的压力为3000-5000Pa;充氩气时的温度为1500-1510℃。

步骤(2)中所使用电渣料的加入量为铸锭重量的5-9%,所述电渣料,以质量百分比包括以下成分:

步骤(3)中所述热处理温度温度为1120-1150℃,时间为50-100min。

步骤(3)中所述锻造经多次镦拔。

所述镦拔一次的粗压下量均≥30%,每次镦粗后立即进行拔长操作,控制压下量为30-50mm,控制每次的变形量≥50%。

实施例1

航空用镍基高温合金焊接材料,以质量百分含量计,包括以下成分:

实施例2

航空用镍基高温合金焊接材料,以质量百分含量计,包括以下成分:

实施例3

航空用镍基高温合金焊接材料,其特征在于,以质量百分含量计,包括以下成分:

实施例4

航空用镍基高温合金焊接材料,以质量百分含量计,包括以下成分:

实施例5

航空用镍基高温合金焊接材料,以质量百分含量计,包括以下成分:

对比例1同实施例1相比较,不同之处在于,对比例1中Fe的质量百分含量为4%。

对比例2同实施例1相比较,不同之处在于,对比例2中Si的质量百分含量为0.8%。

对比例3同实施例1相比较,不同之处在于,对比例3中还含有Mo,其质量百分含量为1.5%。

性能测试:

将实施例1-5、对比例1-3所获镍合金锻件在1100℃保温1h,经过热连轧后得到Φ6.55mm的盘条;之后将盘条在1100℃熔盐固溶1h,酸洗30min,然后将盘条经5-8次粗拉后,依次经60%硫酸溶液电解清洗,烘干,充氢退火,60%硫酸溶液电解清洗,水洗,烘干,1100℃充氢退火,冷却后,进行5-8次精拉,即得到1-2mm焊丝。

将实施例1-5、对比例1-3所获合金焊丝以及市售GH3044合金焊丝作为焊接材料,采用气体保护焊接方式在母材合金GH1015上进行熔覆焊接,其中所述保护气体为含5%的氢气,焊接速度为5cm/min,送丝速度为1.5-1.8m/s,焊接电流50-60A,并采用GB/T2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》对焊接接头的室温力学性能进行测试,测试结果见表1。

表1

测试项 飞溅情况 焊缝 电弧稳定性 抗拉强度(MPa) 延伸率(%) 断裂位置
实施例1 美观 651 40 母材
实施例2 美观 664 43 母材
实施例3 美观 680 46 母材
实施例4 美观 658 41 母材
实施例5 美观 670 42 母材
对比例1 有气孔 605 28 焊缝处
对比例2 有微裂纹 622 33 母材
对比例3 一般 614 37 焊缝处
GH3044合金 有微裂纹、气孔 556 25 焊缝处

以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

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