一種鎳基粉末冶金修復(fù)材料及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于鎳基合金修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種鎳基合金產(chǎn)品的修復(fù)材料及修復(fù)方法。本發(fā)明的修復(fù)材料是一種“膏狀”可塑性粉末體；按質(zhì)量百分比計(jì)，由65～80%鎳基合金粉末，15～25%活性輔助鎳基合金粉末和5～10%塑化成型劑組成。通過將修復(fù)材料涂覆于基體的表面或損傷區(qū)，并對(duì)其進(jìn)行脫脂，隨后采用微區(qū)液相燒結(jié)技術(shù)對(duì)待修復(fù)的合金進(jìn)行燒結(jié)，最后對(duì)燒結(jié)后的材料進(jìn)行修整。塑化成型劑提高鎳基粉末冶金修復(fù)材料的成型性和可塑性，修復(fù)后的合金修復(fù)區(qū)組織均勻，該修復(fù)方法有效地克服熔焊存在的熱裂紋和釬焊不能修復(fù)大間隙缺陷的不足，可修復(fù)鎳基合金大尺寸復(fù)雜缺陷損傷，從而大大提高粉末冶金修復(fù)技術(shù)在鎳基合金零件修復(fù)中的應(yīng)用。
【專利說明】一種鎳基粉末冶金修復(fù)材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鎳基合金修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種鎳基粉末冶金修復(fù)材料及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳基合金是能在600°C以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料，具有較高的高溫持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度，優(yōu)異的抗氧化和抗熱腐燭性能，良好的塑性、疲勞性能、斷裂韌性等。目前已成為航空、航天、艦艇燃?xì)鈾C(jī)等領(lǐng)域的重要金屬材料，同時(shí)在高溫化學(xué)、原子能工業(yè)及地面渦輪等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是鎳基合金零件工作環(huán)境通常較為惡劣，在應(yīng)用過程中常由于長(zhǎng)期高溫、高壓和腐蝕性氣體等作用導(dǎo)致鎳基合金零件產(chǎn)生腐蝕、磨損和裂紋等失效，致使大量鎳基合金零件報(bào)廢。為了延長(zhǎng)鎳基合金零件使用壽命，降低其制造成本，提高零件的工作可靠性和經(jīng)濟(jì)性，先進(jìn)的修復(fù)技術(shù)日益受到研究者的重視，并獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前實(shí)現(xiàn)鎳基合金零件修復(fù)的方法主要分為熔焊修復(fù)和釬焊修復(fù)兩類。熔焊是應(yīng)用比較廣泛的一類方法，這類方法一般熱源溫度高，熱量集中，可恢復(fù)工件的強(qiáng)度與力學(xué)性能。氬弧焊、等離子電弧焊、激光焊、微弧火花焊等均屬于此類，其中應(yīng)用最多的是激光焊。激光焊具有熱輸入量低、熱影響區(qū)窄、焊后變形小、適于焊接難熔及熱敏感性強(qiáng)的金屬。李曉莉等(應(yīng)用激光，2002，22 (3))在其發(fā)表論文“高溫合金K403的激光熔覆研究”中采用激光熔覆方法修復(fù)鎳基合金K403，研究結(jié)果表明在高溫鎳基合金基體上激光熔覆可實(shí)現(xiàn)鎳基合金的修復(fù)和強(qiáng)化。釬焊修復(fù)因?qū)僬w加熱，加熱溫度低，零件變形小，可克服熔焊工藝局部加熱易引起不均勻熱收縮的不足。潘輝等于1999年第7卷增刊《材料科學(xué)與工藝》上發(fā)表論文“渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片釬焊修復(fù)研究”中采用釬焊修復(fù)高溫合金，研究結(jié)果表明修復(fù)的葉片具有良好的綜合性能，通過了渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)地面IOOh試車。
[0004]但是上述修復(fù)方法目前還是存在著不少問題，熔焊修復(fù)中熔焊時(shí)和熔焊后鎳基合金焊縫或熱影響區(qū)常伴隨著熱裂紋的產(chǎn)生，使得熔焊在鎳基合金零件修復(fù)中受到很大的限制，而釬焊獲得的修復(fù)區(qū)性能則與基體相差較大，且與基體的結(jié)合相對(duì)熔焊明顯偏弱，不適合大體積修復(fù)，其在鎳基合金中的應(yīng)用也受到了明顯的限制。熔焊修復(fù)和釬焊修復(fù)中應(yīng)用的焊接修復(fù)材料主要為塊體材料與粉末材料，難以填充復(fù)雜大尺寸三維缺陷部位，因而限制了可修復(fù)對(duì)象范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種鎳基粉末冶金修復(fù)材料。
[0006]本發(fā)明另一目的在于提供上述鎳基粉末冶金修復(fù)材料的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種鎳基粉末冶金修復(fù)材料，由以下按質(zhì)量百分比計(jì)的組分組成:[0009]鎳基合金粉末65~80%
[0010]活性輔助鎳基合金粉末15~25%
[0011]塑化成型劑5~10%。
[0012] 所述的鎳基合金粉末成分為:按質(zhì)量百分比計(jì)，Ν?55.08~67.85%、Cr 13.58~15.67%、Co6.13 ~8.45%、W2.06 ~3.58%、Mo3.45 ~5.55%、A12.45 ~4.25%、Τ?3.16 ~
5.25%,Nb 1.10 ~1.90%, Y0.01 ~0.05%, C0.03 ~0.08%,B0.04 ~0.09%,Hf0.05 ~0.14%,其余為微量雜質(zhì)。
[0013]所述的活性輔助鎳基合金粉末成分為:按質(zhì)量百分比計(jì)，Ni52.51~60.49%、Co 16.35 ~22.45%、Cr6.48 ~8.37%、A13.62 ~6.45%、B2.21 ~3.67%、Zr7.50 ~9.90%,
其余為微量雜質(zhì)。
[0014]所述的鎳基合金粉末和活性輔助鎳基合金粉末是采用霧化法制備而得。
[0015]所述塑化成型劑由環(huán)氧樹脂和固化劑組成，其中按質(zhì)量百分比計(jì)，環(huán)氧樹脂含量為40~50%，其余為固化劑。
[0016]所述的環(huán)氧樹脂為6101型環(huán)氧樹脂；所述固化劑為EP固化劑。
[0017]所述鎳基粉末冶金修復(fù)材料是將鎳基合金粉末、活性輔助鎳基合金粉末以及塑化成型劑混合均勻所得，所得鎳基粉末冶金修復(fù)材料為“膏狀”可塑性粉末體。
[0018]所述鎳基粉末冶金修復(fù)材料在修復(fù)鎳基合金材料中的應(yīng)用。
[0019]所述的應(yīng)用，包括如下步驟:
[0020]步驟一:待修復(fù)鎳基合金材料的預(yù)處理
[0021]采用機(jī)械方法去除待修復(fù)鎳基合金材料表面及缺陷部位的銹斑、雜質(zhì)，再清洗干凈備用；
[0022]步驟二:鎳基粉末冶金修復(fù)材料的制備和涂覆
[0023]向容器中依次加入鎳基合金粉末、活性輔助鎳基合金粉末以及塑化成型劑，混合均勻，得到鎳基粉末冶金修復(fù)材料，再將鎳基粉末冶金修復(fù)材料涂覆在步驟一中清理過的待修復(fù)鎳基合金材料的表面及缺陷部位；
[0024]步驟三:待修復(fù)鎳基合金材料的粉末冶金修復(fù)
[0025]將步驟二中涂有修復(fù)材料的鎳基合金材料放入熱壓爐中，以5~10°C /min的升溫速率進(jìn)行升溫，在400~600°C，真空度為< 10_2Pa的條件下對(duì)鎳基合金材料進(jìn)行脫脂處理，脫脂保溫時(shí)間為30~40min ;隨后繼續(xù)升溫，升溫速率為15~25°C /min，在1150~1250°C，真空度為< 10_2Pa的條件下對(duì)脫脂后鎳基合金材料進(jìn)行燒結(jié)修復(fù)，燒結(jié)的保溫時(shí)間為240~330min，再隨爐冷卻，即得燒結(jié)修復(fù)后鎳基合金材料；
[0026]步驟四:對(duì)燒結(jié)修復(fù)后鎳基合金材料的修復(fù)部位進(jìn)行機(jī)械打磨加工，使修復(fù)部位的型面尺寸恢復(fù)為修復(fù)前的型面尺寸。
[0027]步驟一中所述機(jī)械方法為采用砂紙打磨的方法，所述的清洗液為乙醇溶液(乙醇的體積分?jǐn)?shù)為95%)。
[0028]步驟三中所述的熱壓爐為真空熱壓爐。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0030](I)本發(fā)明制備的鎳基粉末冶金修復(fù)材料是采用塑化成型劑處理成“膏狀”的可塑性粉末體。主要包括作為主體且具有較高熔點(diǎn)的鎳基合金粉末、熔點(diǎn)相對(duì)較低的活性輔助鎳基合金粉末以及塑化成型劑。主體鎳基合金粉末的加入是為了保證良好的抗氧化、耐腐蝕能力、高溫強(qiáng)度和蠕變性能。加入活性輔助鎳基合金粉末的目的是降低燒結(jié)修復(fù)溫度，同時(shí)通過在燒結(jié)過程中粉體與基體之間的元素相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)較高的燒結(jié)連接強(qiáng)度。塑化成型劑處理鎳基合金粉末可以防止由于合金粉末之間比重的差異而導(dǎo)致的組分分離，從而使鎳基合金粉末混合更均勻，還可以大大提高鎳基粉末冶金修復(fù)材料的成型性和可塑性，擴(kuò)大鎳基粉末冶金修復(fù)材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0031](2)本發(fā)明采用的塑化成型劑是室溫下為液態(tài)的6101型環(huán)氧樹脂和具有一個(gè)氨基的官能團(tuán)的EP固化劑。這種塑化成型劑與粉末材料間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但與粉末潤(rùn)濕性好，粉末塑化劑各組元應(yīng)部分化學(xué)互溶，不發(fā)生相分離；其次，粉末塑化劑的各組元原料易獲得、便宜，并且常溫可塑性好，熱分解溫度范圍寬，其分解產(chǎn)物無腐蝕性、無毒、殘留量低。
[0032](3)本發(fā)明提出的鎳基粉末冶金修復(fù)材料及其在修復(fù)鎳基合金材料中的應(yīng)用，采用了可塑性粉末體和粉末冶金微區(qū)液相燒結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)損傷區(qū)構(gòu)型重建。通過較低溫度下的真空燒結(jié)工藝，可以修復(fù)鎳基合金零件缺陷，修復(fù)區(qū)與基體形成良好的冶金結(jié)合，修復(fù)區(qū)組織均勻且不明顯影響被修復(fù)鎳基合金的組織和性能。修復(fù)區(qū)顯微硬度平均值為405HV，與常用鎳基高溫合金材料的顯微硬度相近。
[0033](4)與傳統(tǒng)制備方法相比，采用鎳基粉末冶金修復(fù)材料及其在修復(fù)鎳基合金材料中的應(yīng)用有效地克服熔焊存在的熱裂紋和釬焊不能修復(fù)大間隙缺陷的不足，可修復(fù)鎳基合金大尺寸復(fù)雜缺陷損傷，從而大大提高粉末冶金修復(fù)技術(shù)在鎳基合金零件修復(fù)中的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為實(shí)例2中修復(fù)后鎳基合金材料的SEM照片，其中(a)為修復(fù)后鎳基合金材料100倍的SEM照片，(b)為修復(fù)后鎳基合金材料修復(fù)區(qū)1000倍的SEM照片；
[0035]圖2為實(shí)例5修復(fù)后鎳基合金材料的SEM照片，其中(a)為修復(fù)后鎳基合金材料28倍的SEM照片，(b)為鎳基合金材料修復(fù)區(qū)1000倍的SEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。
[0037]實(shí)施例1
[0038]鎳基粉末冶金修復(fù)方法包括如下步驟和工藝條件:
[0039]步驟一:待修復(fù)基體材料的預(yù)處理和粉末冶金修復(fù)材料的準(zhǔn)備
[0040]采用機(jī)械方法去除待修復(fù)鎳基合金材料(基體材料)表面及缺陷部位的銹斑、雜質(zhì)，再采用乙醇溶液(乙醇的體積分?jǐn)?shù)為95%)清洗干凈備用；粉末冶金修復(fù)材料:主體鎳基合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為 Ni55.08%, Cr 15.67%、Co8.45%、W3.58%、Mo5.55%、A14.25%、Ti5.25%、Nbl.90%、Y0.01%、C0.08%、B0.04%、Hf0.14%,其余為不可避免的微量雜質(zhì)；活性輔助鎳基合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為Ni52.51%、Co22.45%、Cr6.48%、A16.45%、B2.21%、Zr9.90%，其余為不可避免的微量雜質(zhì)；塑化成型劑中環(huán)氧樹脂(6101型環(huán)氧樹脂)的質(zhì)量百分比占40%，固化劑EP的質(zhì)量百分比為60% ；
[0041]步驟二:粉末冶金修復(fù)材料的制備及涂覆
[0042]將上述鎳基合金粉末(作為主體且具有較高熔點(diǎn))、活性輔助鎳基合金粉末(熔點(diǎn)相對(duì)較低)和塑化成型劑分別按照質(zhì)量百分比為80%、15%和5%進(jìn)行配比，混合均勻，形成高可塑性“膏狀”修復(fù)材料(粉末冶金修復(fù)材料)，再將“膏狀”修復(fù)材料涂覆在上述清理過的待修復(fù)鎳基合金材料的表面及缺陷部位；
[0043]步驟三:對(duì)上述待修復(fù)鎳基合金材料進(jìn)行粉末冶金修復(fù)
[0044]將涂有修復(fù)材料的鎳基合金材料放入真空熱壓爐中升溫進(jìn)行脫脂處理，隨后升溫進(jìn)行燒結(jié)修復(fù)，具體修復(fù)工藝條件如下:
[0045]脫脂階段:升溫速率為5°C /min，脫脂溫度為400°C，真空度為≤10_2Pa，脫脂保溫時(shí)間為40min ；
[0046]燒結(jié)階段:升溫速率為15°C /min，燒結(jié)溫度為1150°C，真空度為≤10_2Pa，燒結(jié)保溫時(shí)間為330min ；
[0047]步驟四:對(duì)隨爐冷卻鎳基合金材料的修復(fù)部位進(jìn)行機(jī)械打磨加工，使修復(fù)部位的型面尺寸恢復(fù)為修復(fù)前的型面尺寸。
[0048]本實(shí)例中，修復(fù)區(qū)與鎳基合金材料之間形成良好的冶金結(jié)合，修復(fù)區(qū)微觀組織無裂紋、組織均勻，主要組織為Y相。修復(fù)區(qū)的顯微硬度平均值為395HV。(修復(fù)區(qū)顯微硬度是在HVS-1000顯微硬度計(jì)上測(cè)量的，載荷是500g，保壓時(shí)間為20s，下同)。
[0049]實(shí)施例2
[0050]鎳基粉末冶金修復(fù)方法包括如下步驟和工藝條件:
[0051]步驟一:待修復(fù)基體材料的預(yù)處理和粉末冶金修復(fù)材料的準(zhǔn)備
[0052]采用機(jī)械方法去除待修復(fù)鎳基合金材料(基體材料)表面及缺陷部位的銹斑、雜質(zhì)，再采用乙醇溶液(乙醇的體積分?jǐn)?shù)為95%)清洗干凈備用；粉末冶金修復(fù)材料:主體鎳基合金粉末中各成分的質(zhì)量百分比為Ν?67.85%、Cr 13.58%、Co6.13%、W2.06%、Μο3.45%、Α12.45%、Ti3.16%、Nbl.10%、Υ0.05%、C0.03%、B0.09%、Hf0.05%,其余為不可避免的微量雜質(zhì)；活性輔助鎳基合金粉末中各成分的質(zhì)量百分比為Ni60.49%、Col6.35%、Cr8.37%、A13.62%、B3.67%、Zr7.50%，其余為不可避免的微量雜質(zhì)；塑化成型劑中環(huán)氧樹脂(6101型環(huán)氧樹脂)的質(zhì)量百分比占40%,固化劑EP的質(zhì)量百分比為60% ；
[0053]步驟二:粉末冶金修復(fù)材料的制備及涂覆
[0054]將上述鎳基合金粉末(作為主體且具有較高熔點(diǎn))、活性輔助鎳基合金粉末(熔點(diǎn)相對(duì)較低)和塑化成型劑分別按照質(zhì)量百分比為75%、20%和5%進(jìn)行配比，混合均勻，形成高可塑性“膏狀”修復(fù)材料(粉末冶金修復(fù)材料)，再將“膏狀”修復(fù)材料涂覆在上述清理過的待修復(fù)鎳基合金材料的表面及缺陷部位；
[0055]步驟三:對(duì)上述待修復(fù)鎳基合金材料進(jìn)行粉末冶金修復(fù)
[0056]將涂有修復(fù)材料的鎳基合金材料放入真空熱壓爐中升溫進(jìn)行脫脂處理，隨后升溫進(jìn)行燒結(jié)修復(fù)，具體修復(fù)工藝條件如下:
[0057]脫脂階段:升溫速率為10°C /min,脫脂溫度為600°C，脫脂保溫時(shí)間為30min，真空度為≤KT2Pa ；
[0058]燒結(jié)階段:升溫速率為25°C/min，燒結(jié)溫度為1250°C，燒結(jié)保溫時(shí)間為240min，真空度為≤KT2Pa ；
[0059]步驟四與實(shí)施例1相同。
[0060]鎳基合金進(jìn)行修復(fù)后，修復(fù)區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1為修復(fù)后鎳基合金材料的SEM照片，其中圖1 (a)為100倍的SEM照片，圖1 (b)為1000倍的SEM照片。(a)右邊為修復(fù)區(qū)，左邊為鎳基合金材料(基體)，可以看出，修復(fù)區(qū)與基體之間形成良好的冶金結(jié)合。(b)為修復(fù)區(qū)微觀組織，無裂紋、組織均勻，主要組織為Y相，與鎳基合金材料(基體組織)相同。修復(fù)區(qū)的顯微硬度平均值為412HV。
[0061]實(shí)施例3
[0062]鎳基粉末冶金修復(fù)方法包括如下步驟和工藝條件:
[0063]步驟一:待修復(fù)基體材料和粉末冶金修復(fù)材料的準(zhǔn)備
[0064]采用機(jī)械方法去除待修復(fù)鎳基合金材料表面及缺陷部位的銹斑、雜質(zhì)，再采用乙醇溶液清洗干凈備用；粉末冶金修復(fù)材料:主體鎳基合金粉末中各成分的質(zhì)量百分比為 Ν?67.85%、Cr 13.58%、Co6.13%、W2.06%、Μο3.45%、Α12.45%、Ti3.16%、Nbl.10%、Υ0.05%、C0.03%,B0.09%、Hf0.05%，其余為不可避免的微量雜質(zhì)；活性輔助鎳基合金粉末中各成分的質(zhì)量百分比為 Ν?52.51%、Co22.45%、Cr6.48%、A16.45%、Β2.21%、Zr9.90%，其余為不可避免的微量雜質(zhì)；塑化成型劑中環(huán)氧樹脂(6101型環(huán)氧樹脂)的質(zhì)量百分比為50%，固化劑EP質(zhì)量百分比為50%;
[0065]步驟二:粉末冶金修復(fù)材料的制備及涂覆
[0066]將上述鎳基合金粉末(作為主體且具有較高熔點(diǎn))、活性輔助鎳基合金粉末(熔點(diǎn)相對(duì)較低)和塑化成型劑分別按照質(zhì)量百分比為65%、25%和10%進(jìn)行配比，混合均勻，形成高可塑性“膏狀”修復(fù)材料(粉末冶金修復(fù)材料)，再將“膏狀”修復(fù)材料涂覆在上述清理過的待修復(fù)鎳基合金材料的表面及缺陷部位；
[0067]步驟三:對(duì)上述待修復(fù)鎳基合金材料進(jìn)行粉末冶金修復(fù)
[0068]將涂有修復(fù)材料的鎳基合金材料放入真空熱壓爐中升溫進(jìn)行脫脂處理，隨后繼續(xù)升溫進(jìn)行燒結(jié)修復(fù)，具體修復(fù)工藝條件如下:
[0069]脫脂階段:升溫速率為10°C /min,脫脂溫度為500°C，脫脂保溫時(shí)間為40min，真空度為≤KT2Pa ；
[0070]燒結(jié)階段:升溫速率為25°C/min，燒結(jié)溫度為1200°C，燒結(jié)保溫時(shí)間為240min，真空度為≤KT2Pa ；
[0071]步驟四與實(shí)施例1相同。
[0072]本實(shí)例中，修復(fù)區(qū)與基體之間形成良好的冶金結(jié)合，修復(fù)區(qū)微觀組織無裂紋、組織均勻，主要組織為Y相。修復(fù)區(qū)的顯微硬度平均值為393HV。
[0073]實(shí)施例4
[0074]鎳基粉末冶金修復(fù)方法包括如下步驟和工藝條件:
[0075]步驟一:待修復(fù)基體材料和粉末冶金修復(fù)材料的準(zhǔn)備
[0076]采用機(jī)械方法去除待修復(fù)鎳基合金材料表面及缺陷部位的銹斑、雜質(zhì)，再采用乙醇溶液(乙醇的體積分?jǐn)?shù)為95%)清洗干凈備用；粉末冶金修復(fù)材料:主體鎳基合金粉末中各成分的質(zhì)量百分比(Ν?55.08%, Cr 15.67%、Co8.45%、W3.58%、Μο5.55%、Α14.25%、Ti5.25%、Nbl.90%、Υ0.01%、C0.08%、B0.04%、Hf0.14%，其余為不可避免的微量雜質(zhì));活性輔助鎳基合金粉末中各成分的質(zhì)量百分比(Ν?60.49%、Col6.35%、Cr8.37%、A13.62%、Β3.67%、Zr7.50%，其余為不可避免的微量雜質(zhì)；塑化成型劑環(huán)氧樹脂(6101型環(huán)氧樹脂)的質(zhì)量百分比為50%，固化劑EP質(zhì)量百分比為50% ；[0077]步驟二:粉末冶金修復(fù)材料的制備及涂覆
[0078]將上述鎳基合金粉末(作為主體且具有較高熔點(diǎn))、活性輔助鎳基合金粉末(熔點(diǎn)相對(duì)較低)和塑化成型劑分別按照質(zhì)量百分比為70%、20%和10%進(jìn)行配比，混合均勻，形成高可塑性“膏狀”修復(fù)材料(粉末冶金修復(fù)材料)，再將“膏狀”修復(fù)材料涂覆在上述清理過的待修復(fù)鎳基合金材料的表面及缺陷部位；
[0079]步驟三:對(duì)上述待修復(fù)鎳基合金材料進(jìn)行粉末冶金修復(fù)
[0080]將涂有修復(fù)材料的鎳基合金材料放入真空熱壓爐中升溫進(jìn)行脫脂處理，隨后升溫進(jìn)行燒結(jié)修復(fù)，具體修復(fù)工藝條件如下:
[0081]脫脂階段:升溫速率為10°C /min,脫脂溫度為550°C，脫脂保溫時(shí)間為40min，真空度為≤KT2Pa ；
[0082]燒結(jié)階段:升溫速率為25°C/min，燒結(jié)溫度為1180°C，燒結(jié)保溫時(shí)間為300min，真空度為≤KT2Pa ；
[0083]步驟四與實(shí)施例1相同。
[0084]本實(shí)例中，修復(fù)區(qū)與基體之間形成良好的冶金結(jié)合，修復(fù)區(qū)微觀組織無裂紋、組織均勻，主要組織為Y相。修復(fù)區(qū)的顯微硬度平均值為406HV。
[0085]實(shí)施例5
[0086]鎳基粉末冶金修復(fù)方法包括如下步驟和工藝條件:
[0087]步驟一:待修復(fù)基體材料和粉末冶金修復(fù)材料的準(zhǔn)備
[0088]采用機(jī)械方法去除待修復(fù)鎳基合金材料表面及缺陷部位的銹斑、雜質(zhì)，再采用乙醇溶液(乙醇的體積分?jǐn)?shù)為95%)清洗干凈備用；粉末冶金修復(fù)材料:主體鎳基合金粉末中各成分的質(zhì)量百分比為 Ni61.16%、Crl4.50%、Co7.50%、W2.90%、Μο4.25%、Α13.85%、Ti4.10%、Nbl.50%、Υ0.03%、C0.05%、B0.06%、Hf0.10%，其余為不可避免的微量雜質(zhì)；活性輔助鎳基合金粉末中各成分的質(zhì)量百分比為 Ni58.00%,Co 18.50%、Cr7.80%、A14.20%、B3.00%、Zr8.50%,其余為不可避免的微量雜質(zhì)；塑化成型劑環(huán)氧樹脂(6101型環(huán)氧樹脂)的質(zhì)量百分比為50%，固化劑EP質(zhì)量百分比為50% ；
[0089]步驟二:粉末冶金修復(fù)材料的制備及涂覆
[0090]將上述鎳基合金粉末(作為主體且具有較高熔點(diǎn))、活性輔助鎳基合金粉末(熔點(diǎn)相對(duì)較低)和塑化成型劑分別按照質(zhì)量百分比為76%、19%和5%進(jìn)行配比，混合均勻，形成高可塑性“膏狀”修復(fù)材料(粉末冶金修復(fù)材料)，再將“膏狀”修復(fù)材料涂覆在上述清理過的待修復(fù)鎳基合金材料的表面及缺陷部位；
[0091]步驟三:對(duì)上述待修復(fù)鎳基合金材料進(jìn)行粉末冶金修復(fù)
[0092]將涂有修復(fù)材料的鎳基合金材料放入真空熱壓爐中升溫進(jìn)行脫脂處理，隨后升溫進(jìn)行燒結(jié)修復(fù)，具體修復(fù)工藝條件如下:
[0093]脫脂階段:升溫速率為5°C /min，脫脂溫度為550°C，脫脂保溫時(shí)間為40min，真空度為≤KT2Pa ；
[0094]燒結(jié)階段:升溫速率為25°C/min，燒結(jié)溫度為1220°C，燒結(jié)保溫時(shí)間為240min，真空度為≤KT2Pa ；
[0095]步驟四與實(shí)施例1相同。
[0096]鎳基合金進(jìn)行修復(fù)后，修復(fù)區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2為修復(fù)后鎳基合金材料的SEM照片，其中，(a)為修復(fù)后鎳基合金材料28倍的SEM照片，(b)為鎳基合金材料修復(fù)區(qū)1000倍的SEM照片。圖2 (a)右邊為修復(fù)區(qū)，左邊為鎳基合金材料(基體)，從(a)中可以看出，修復(fù)區(qū)與基體之間形成良好的冶金結(jié)合。圖2 (b)為修復(fù)區(qū)微觀組織，從圖中可以看出，修復(fù)區(qū)無裂紋、組織均勻，主要組織為Y相，與基體組織相同，達(dá)到良好修復(fù)效果。修復(fù)區(qū)的顯微硬度平均值為427HV。修復(fù)試樣在電熱水冷法疲勞試驗(yàn)中循環(huán)100次，裂紋長(zhǎng)度為
0.96_。(該疲勞試驗(yàn)所采用的儀器為箱式電阻爐，測(cè)定的條件為在900°C保溫6分鐘，水冷10秒，循環(huán)100次。)
[0097]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鎳基粉末冶金修復(fù)材料，其特征在于:由以下按質(zhì)量百分比計(jì)的組分組成: 鎳基合金粉末65~80% 活性輔助鎳基合金粉末15~25% 塑化成型劑5~10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基粉末冶金修復(fù)材料，其特征在于:是將鎳基合金粉末、活性輔助鎳基合金粉末以及塑化成型劑混合均勻所得，所得鎳基粉末冶金修復(fù)材料為膏狀可塑性粉末體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基粉末冶金修復(fù)材料，其特征在在于:所述鎳基合金粉末成分為:按質(zhì)量百分比計(jì)，Ni55.08 ~67.85%, Cr 13.58 ~15.67%、Co6.13 ~8.45%、W2.06 ~3.58%、Mo3.45 ~5.55%、A12.45 ~4.25%、Τ?3.16 ~5.25%、Nbl.10 ~1.90%、Y0.01 ~0.05%、C0.03 ~0.08%、B0.04 ~0.09%、Hf0.05 ~0.14%,其余為微量雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基粉末冶金修復(fù)材料，其特征在在于:所述的活性輔助鎳基合金粉末成分為:按質(zhì)量百分比計(jì)，Ν?52.51~60.49%、Col6.35~22.45%、Cr6.48~8.37%, Al3.62 ~6.45%、B2.21 ~3.67%、Zr7.50 ~9.90%，其余為微量雜質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基粉末冶金修復(fù)材料，其特征在在于:所述的鎳基合金粉末和活性輔助鎳基合金粉末是采用霧化法制備而得。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基粉末冶金修復(fù)材料，其特征在在于:所述塑化成型劑由環(huán)氧樹脂和固化劑組成，其中按質(zhì)量百分比計(jì)，環(huán)氧樹脂含量為40~50%，其余為固化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎳基粉末冶金修復(fù)材料，其特征在在于:所述的環(huán)氧樹脂為6101型環(huán)氧樹脂；所述固化劑為EP固化劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述鎳基粉末冶金修復(fù)材料的應(yīng)用，其特征在于:所述鎳基粉末冶金修復(fù)材料在修復(fù)鎳基合金材料中的應(yīng)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于包括如下步驟: 步驟一:待修復(fù)鎳基合金材料的預(yù)處理 采用機(jī)械方法去除待修復(fù)鎳基合金材料表面及缺陷部位的銹斑、雜質(zhì)，再清洗干凈備用； 步驟二:鎳基粉末冶金修復(fù)材料的制備和涂覆 向容器中依次加入鎳基合金粉末、活性輔助鎳基合金粉末以及塑化成型劑，混合均勻，得到鎳基粉末冶金修復(fù)材料，再將鎳基粉末冶金修復(fù)材料涂覆在步驟一中清理過的待修復(fù)鎳基合金材料的表面及缺陷部位； 步驟三:待修復(fù)鎳基合金材料的粉末冶金修復(fù) 將步驟二中涂有修復(fù)材料的鎳基合金材料放入熱壓爐中，以5~10°C /min的升溫速率進(jìn)行升溫，在400~600°C，真空度為≤10_2Pa的條件下對(duì)鎳基合金材料進(jìn)行脫脂處理，脫脂保溫時(shí)間為30~40min ;隨后繼續(xù)升溫，升溫速率為15~25°C /min，在1150~1250°C，真空度為≤10_2Pa的條件下對(duì)脫脂后鎳基合金材料進(jìn)行燒結(jié)修復(fù)，燒結(jié)的保溫時(shí)間為240~330min,隨爐冷卻，即得燒結(jié)修復(fù)后鎳基合金材料； 步驟四:對(duì)燒結(jié)修復(fù)后鎳基合金材料的修復(fù)部位進(jìn)行機(jī)械打磨加工，使修復(fù)部位的型面尺寸恢復(fù)為修復(fù)前的型面尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于:步驟一中所述機(jī)械方法為采用砂紙打磨的方法，所述的清洗液為乙醇溶液，乙醇的體積百分?jǐn)?shù)為95% ； 步驟三中所述的熱壓爐為真空熱壓爐。
【文檔編號(hào)】B22F1/00GK103894599SQ201410097552
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】李小強(qiáng), 陳火金, 屈盛官, 程準(zhǔn), 楊超 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)