CN113732561A - 一种航空用镍基高温合金焊接材料 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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 | 好 | 美观 | 好 | 651 | 40 | 母材 |
| 实施例2 | 好 | 美观 | 好 | 664 | 43 | 母材 |
| 实施例3 | 好 | 美观 | 好 | 680 | 46 | 母材 |
| 实施例4 | 好 | 美观 | 好 | 658 | 41 | 母材 |
| 实施例5 | 好 | 美观 | 好 | 670 | 42 | 母材 |
| 对比例1 | 大 | 有气孔 | 差 | 605 | 28 | 焊缝处 |
| 对比例2 | 中 | 有微裂纹 | 差 | 622 | 33 | 母材 |
| 对比例3 | 中 | 一般 | 差 | 614 | 37 | 焊缝处 |
| GH3044合金 | 中 | 有微裂纹、气孔 | 差 | 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。
Claims (10)
1.一种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：
2.根据权利要求1所述的一种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：
3.根据权利要求1所述的一种航空用镍基高温合金焊接材料，其特征在于，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。
4.根据权利要求3所述的一种航空用镍基高温合金焊接材料，其特征在于，步骤(1)中所述真空感应熔炼时的真空度≤12Pa。
5.根据权利要求3所述的一种航空用镍基高温合金焊接材料，其特征在于，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。
6.根据权利要求3所述的一种航空用镍基高温合金焊接材料，其特征在于，步骤(1)中充氩气的压力为3000-5000Pa；充氩气时的温度为1500-1510℃。
7.根据权利要求3所述的一种航空用镍基高温合金焊接材料，其特征在于，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：
8.根据权利要求3所述的一种航空用镍基高温合金焊接材料，其特征在于，步骤(3)中所述热处理温度温度为1120-1150℃，时间为50-100min。
9.根据权利要求3所述的一种航空用镍基高温合金焊接材料，其特征在于，步骤(3)中所述锻造经多次镦拔。
10.根据权利要求9所述的一种航空用镍基高温合金焊接材料，其特征在于，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％。
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