[發(fā)明專利]耐高溫抗氧化低膨脹合金氣體保護焊用焊絲

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410201125.0
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN103949797A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭紹慶;孫兵兵;熊華平;唐思熠;李能;張學軍;杜博睿
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于涉及一種用于Ni-Mo-Cr系耐高溫抗氧化低膨脹合金氣體保護焊的焊絲。

背景技術(shù)

航空發(fā)動機和地面燃氣輪機采用低膨脹高溫合金構(gòu)件可實現(xiàn)主動間隙控制，減少燃氣損失，降低油耗，提高推重比等性能。高性能發(fā)動機對低膨脹高溫合金提出了更高要求，不僅要在結(jié)構(gòu)上能實現(xiàn)間隙控制，降低燃氣損耗和提高熱效率，同時要具有更好的耐溫和抗氧化能力，海洋和潮濕環(huán)境中工作的裝備還要求發(fā)動機材料具有良好的耐腐蝕能力。目前已有550～600℃用低膨脹高溫合金GH907、GH909和700℃以上用GH783。由于GH907、GH909不含鉻，GH783僅含3％鉻，它們的抗氧化性和耐腐蝕性不能達到特殊環(huán)境服役裝備對發(fā)動機的要求。主成分為Ni-25Mo-8Cr(wt.％)的Haynes242(國內(nèi)牌號GH242)合金在無涂層防護的情況下，其抗氧化能力足以使其在高達815℃的溫度下工作，其耐熱溫度和耐蝕性明顯優(yōu)于其他低膨脹高溫合金，是極具競爭力的發(fā)動機間隙控制材料。Ni-Mo-Cr系低膨脹合金在發(fā)動機壓氣機、燃燒室和渦輪部分的應(yīng)用往往涉及自身及與其他高溫合金的焊接，這通常需要采用與母材合金熱膨脹系數(shù)、抗氧化能力和耐蝕性相匹配、同時具備良好工藝焊接性的焊接材料，以確保該類低膨脹合金構(gòu)件的高可靠性焊接。

Ni-Mo-Cr系抗氧化低膨脹合金為沉淀強化型高溫合金，Haynes242合金焊接凝固終了形成兩種共晶組分(M₆C/γ和未知相/γ)，其焊接熱裂紋抗力優(yōu)于718合金，但低于同屬Ni-Mo-Cr系的其他合金，加之Si、S、P等元素偏析，會增加晶界低熔點化合物或低熔點共晶的形成，改變液膜的潤濕性并擴大液相凝固區(qū)間，因而導致合金的裂紋敏感性提高。另外，由于該類合金的熔池粘滯，焊接時容易出現(xiàn)未熔合和未焊透缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于Ni-Mo-Cr系耐高溫抗氧化低膨脹合金氣體保護焊的既可保持焊縫室溫、高溫力學性能又能改善工藝焊接性的的焊絲。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，焊絲成分的重量百分比為：C0.01-0.10，Cr4.5-9.0，Co1.0-2.0，Mo24.5-27.0，F(xiàn)e1.0-6.0，Si≤0.60，Mn≤0.60，P≤0.025，S≤0.020，Cu0.10-0.50，V≤0.60，Al≤0.50，B0.002-0.006，余為Ni；焊絲的制備方法是：

(1)采用真空感應(yīng)爐冶煉焊絲合金，其工藝條件：真空度0.1～1.0Pa,精煉溫度1560～1580℃，精煉時間20～25分鐘，停止加熱，凍結(jié)至熔液暗紅，加入Al、V，再精煉5分鐘，最后澆注，澆注溫度1420～1430℃；

(2)采用真空自耗電弧爐重熔焊絲合金，其工藝條件：真空度0.1～1.0Pa，電壓20～35V，電流密度150～200A/cm²，熔煉速度5.0～10.0cm/min；

(3)將重熔后的鑄錠去縮孔、車表皮后，進行均勻化處理，均勻化處理規(guī)范為：1060℃×1hr→1120℃×1.5hr→1180℃×2hr，空冷；

(4)將均勻化處理后的鑄錠鍛造成圓棒，鍛造規(guī)范為：加熱溫度1170℃±10℃，保溫20～60min，保溫時間隨棒材橫截面的減小而縮短，鍛造時先鍛非帽口端，第一火每錘的變形量要小，試探著鍛，使其變形性能逐漸提高，第二、三火及后續(xù)火次逐漸增大每錘的變形量；

(5)將自由鍛后的棒材冷軋成細棒材，冷軋前固溶熱處理，固溶規(guī)范為：加熱溫度1065℃±10℃，保溫20～30min，水冷；

(6)將冷軋后的細棒材在拉絲設(shè)備上進行冷拉拔，在拉絲過程中，對細棒材進行中間退火處理，退火規(guī)范為：加熱溫度1065℃±10℃，保溫15～20min，水冷，直至將其拉拔為目標尺寸的焊絲；

(7)焊絲酸洗，首先采用HCl+HNO₃+H₂SO₄水溶液定徑，再用25％～30％HNO₃水溶液光亮處理。

所述焊絲成分的重量百分比為：C0.01-0.03，Cr6.5-8.5，Co1.0-2.0，Mo25.0-27.0，F(xiàn)e1.0-2.0，Si≤0.60，Mn≤0.60，P≤0.025，S≤0.020，Cu0.20-0.50，V≤0.10，Al≤0.50，B0.004-0.006，余為Ni。