本發(fā)明涉及合金裂紋修復(fù)，尤其是一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲及其制備方法和使用方法。

背景技術(shù)：

1、mar-m247鎳基高溫合金設(shè)計于20世紀七十年代，是一種典型多晶型沉淀強化鎳基高溫合金，主要采用鑄造或定向凝固的方式來生產(chǎn)制造，是制造燃氣輪機、航空發(fā)動機葉片等運行系統(tǒng)部件的關(guān)鍵材料，目前應(yīng)用廣泛。標準的熱處理工藝下，mar-m247中沉淀出62%的強化相γ'[ni3(al,ti)]，有序分布在基體相γ中。mar-m247中存在著一定含量(小于13.5%)的難溶元素(ta、hf、w、mo)，部分難熔元素如hf，ta，w，zr與c生成碳化物在晶界析出。γ'與碳化物的存在使mar-m247在高溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的熱機械性能，能在重復(fù)沖擊下保證較好的蠕變以及疲勞性能，同時具有較高的抗氧化和耐腐蝕性能，整體上呈現(xiàn)可靠的熱穩(wěn)定性。使用mar-m247材料的部件在惡劣工況環(huán)境中服役后，會出現(xiàn)裂紋等缺陷，如何通過再制造技術(shù)修復(fù)缺陷延長服役壽命是迫切需要解決的問題。

2、但是這種材料含有較高含量的al、ti等合金元素，熱裂紋傾向很高，給再制造帶來很大的困難。曾使用過的修復(fù)工藝有釬焊、熱噴涂等，但結(jié)合強度不夠高，熱等靜壓工藝則存在工件尺寸受限。瞬時液相連接(tlp)作為一種低熱輸入連接工藝，被認為是連接鎳基合金的最佳方法，可實現(xiàn)mar-m247的無裂紋連接，但tlp的連接通常對缺陷形狀具有一定的要求且需要長時間擴散均勻化處理，復(fù)雜的工藝過程限制了其在修復(fù)中的實際工程應(yīng)用。而最常用的焊接手段則存在兩個主要問題，一是焊接熱源普遍存在焊接熱輸入較大，難以可能焊接熱影響區(qū)出現(xiàn)液化裂紋的問題，另一方面沒有適配m247的焊接材料。對于焊接熱輸入過大的問題，最近新發(fā)展的低熱輸入焊接技術(shù)部分解決了液化裂紋的問題，例如冷金屬過渡焊接(cmt)工藝，但是相應(yīng)匹配焊接材料的缺乏始終是制約mar-m247利用焊接手段進行修復(fù)的另外一個主要制約因素。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的焊縫金屬凝固裂紋問題，提供一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲及其制備方法和使用方法。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，包括：金屬外皮及其內(nèi)部包覆的填充粉末，所述填充粉末包括真空霧化的合金粉末、無機物粉末，所述合金粉末包括以下成分：co、cr、al、ti、ta、hf、mo、zr、w、c。

4、可供選擇的，所述金屬外皮為純鎳皮。

5、可供選擇的，所述合金粉末包括以下成分(占合金粉末重量比)：co：5~12%，cr：3~10%，al：3~7%，ti：0.5~4%，ta：1~4%，hf：0.5~2%，mo：0.2~1%，zr：0.01~0.5%，w：2~12%，c：0.1~0.3%，余量為ni。

6、可供選擇的，所述無機物粉末包括以下成分(占填充粉末重量比)：ysz：0.1~1%，石英：1~4%，金紅石：2~10%，鈦鐵：5~10%，余量為合金粉末。

7、可供選擇的，所述填充粉末的粉末粒度為50-110μm。

8、一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲的制備方法，包括以下步驟：

9、步驟1、將合金粉末混合，所述合金粉末中含有以下成分(占合金粉末重量比)：co：5~12%，cr：3~10%，al：3~7%，ti：0.5~4%，ta：1~4%，hf：0.5~2%，mo：0.2~1%，zr：0.01~0.5%，w：2~12%，c：0.1~0.3%，余量為ni，在真空冶煉爐中將上述混合物熔煉為液態(tài)，然后以真空霧法制備成球形粉末；

10、步驟2、將真空霧化制得的粉末加入無機物粉末后得到填充粉末，所述無機物粉末包括以下成分(占填充粉末重量比)：ysz：0.1~1%，石英：1~4%，金紅石：2~10%，鈦鐵：5~10%，余量為合金粉末；

11、步驟3、利用純鎳皮包覆上述步驟2得到的填充粉末，對其進行連續(xù)減徑拉拔，制得修復(fù)mar-m247合金用的藥芯焊絲。

12、可供選擇的，所述步驟3包括以下步驟：

13、步驟3.1、將純鎳皮軋制成u形斷面形狀；

14、步驟3.2、將按劑量配好的填充粉末填加到u形純鎳皮中；

15、步驟3.3、填充粉末填充完成后，使用壓軋機將純鎳皮和填充粉末軋緊，確保填充粉末均勻分布；

16、步驟3.4、通過拉拔工藝將焊絲制成不同規(guī)格的藥芯焊絲。

17、一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲的使用方法，使用如上所述的藥芯焊絲，采用冷金屬過渡焊接工藝進行焊接，焊接過程保持焊槍與基板成90°，距離15-20mm；將高純氬氣作為保護氣體，氣流量為15-20l/min。焊接電流80-120a，焊接電壓10-14v，送絲速度2.0-4.8m/min，焊接速度0.3-0.4m/min。

18、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

19、1、本發(fā)明所提供的一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，其成分、性能與母材接近，且增加了抑制熱裂紋的物質(zhì)，可用于熔焊工藝修復(fù)mar-m247高溫合金的缺陷；將含有高熔點元素的合金粉末提前用真空霧化制粉混合均勻，避免高熔點單質(zhì)金屬在低熱輸入模式下冶金反應(yīng)不充分的問題。

20、2、本發(fā)明所提供的一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，加入少量ysz，利用電弧冶金反應(yīng)可有效細化晶粒，降低晶間低熔點共晶物的連續(xù)分布，抑制熱裂紋的產(chǎn)生；鈦鐵作為有效的脫氧劑，可對焊接熔池充分脫氧，并與石英、金紅石等形成熔渣覆蓋在熔池上面，降低熔覆金屬含氧量及氧化物夾雜。

技術(shù)特征：

1.一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，其特征在于：包括：金屬外皮及其內(nèi)部包覆的填充粉末，所述填充粉末包括真空霧化的合金粉末、無機物粉末，所述合金粉末包括以下成分：co、cr、al、ti、ta、hf、mo、zr、w、c。

2.如權(quán)利要求1所述的用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，其特征在于：所述金屬外皮為純鎳皮。

3.如權(quán)利要求1所述的用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，其特征在于：所述合金粉末包括以下成分(占合金粉末重量比)：co：5~12%，cr：3~10%，al：3~7%，ti：0.5~4%，ta：1~4%，hf：0.5~2%，mo：0.2~1%，zr：0.01~0.5%，w：2~12%，c：0.1~0.3%，余量為ni。

4.如權(quán)利要求1所述的用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，其特征在于：所述無機物粉末包括以下成分(占填充粉末重量比)：ysz：0.1~1%，石英：1~4%，金紅石：2~10%，鈦鐵：5~10%，余量為合金粉末。

5.如權(quán)利要求1所述的用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲，其特征在于：所述填充粉末的粉末粒度為50-110μm。

6.一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

7.如權(quán)利要求6所述的用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲的制備方法，其特征在于：所述步驟3包括以下步驟：

8.一種用于修復(fù)mar-m247缺陷的藥芯焊絲的使用方法，使用如權(quán)利要求1-5任一所述的藥芯焊絲，其特征在于：采用冷金屬過渡焊接工藝進行焊接，焊接過程保持焊槍與基板成90°，距離15-20mm；將高純氬氣作為保護氣體，氣流量為15-20l/min；焊接電流80-120a，焊接電壓10-14v，送絲速度2.0-4.8m/min，焊接速度0.3-0.4m/min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于修復(fù)Mar?M247缺陷的藥芯焊絲及其制備方法和使用方法。藥芯焊絲包括金屬外皮及其內(nèi)部包覆的填充粉末，所述填充粉末包括真空霧化的合金粉末、無機物粉末，所述合金粉末包括以下成分：Co、Cr、Al、Ti、Ta、Hf、Mo、Zr、W、C。制備方法用于制備上述藥芯焊絲。使用方法則使用上述藥芯焊絲進行焊接?？捎糜谌酆腹に囆迯?fù)Mar?M247高溫合金的缺陷；將含有高熔點元素的合金粉末提前用真空霧化制粉混合均勻，避免高熔點單質(zhì)金屬在低熱輸入模式下冶金反應(yīng)不充分的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：裴玉冰,聶麗萍,高振桓,鞏秀芳,吳東亭,鄒勇,李金祺,方宇,王天劍,隆彬,潘啟達
受保護的技術(shù)使用者：東方電氣集團東方汽輪機有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6