[發(fā)明專利]一種中間層合金及其制備方法和使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510758337.3
• 申請(qǐng)日: 2015-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN105200269A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高振桓;鞏秀芳;張邦強(qiáng);康銅;聶麗萍;楊明;王天劍;徐永鋒;范華;楊功顯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司
• 主分類號(hào): C22C19/05
• 分類號(hào): C22C19/05;C22C1/02;C22F1/10
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務(wù)所(普通合伙) 51106
• 代理人: 王統(tǒng)國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接材料，具體是一種中間層合金，更為具體的說(shuō)，本發(fā)明是Mar-M247高溫合金瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接用的中間層合金，以及該中間層合金的制備方法和使用方法。

背景技術(shù)

鎳基高溫合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能，在各種動(dòng)力機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用，例如燃?xì)廨啓C(jī)的葉片等。鎳基高溫合金在應(yīng)用中通常涉及焊接處理工藝，例如重燃空心導(dǎo)葉的插件焊接、單只葉片的成組焊接等。由于鎳基高溫合金中含有較高百分?jǐn)?shù)的γ’(Ni₃Al相)，傳統(tǒng)的熔焊技術(shù)和釬焊技術(shù)因無(wú)法滿足技術(shù)要求而難以適用。瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接(TransientLiquidPhaseBonding，簡(jiǎn)稱為TLP連接或過(guò)渡液相擴(kuò)散連接)是一種具有釬焊和擴(kuò)散優(yōu)點(diǎn)的連接工藝，能夠產(chǎn)生很強(qiáng)的、無(wú)界面的、無(wú)中間層殘留的焊接接頭，被廣泛應(yīng)用到鎳基高溫合金的焊接處理上。

瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接的技術(shù)原理是，通過(guò)在被連接件之間放置含有降熔元素并與母材成分接近的中間層，加熱至高于中間層熔點(diǎn)但低于母材熔點(diǎn)的溫度，中間層熔化形成液相，在保持溫度不變的同時(shí)，由于降熔元素硼向母材擴(kuò)散而使得中間層液相含量逐漸降低，從而在高溫下順序凝固，形成連接接頭。由此可見，瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接的一大關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)在于中間層合金的材料上。

目前，現(xiàn)有技術(shù)中所披露的關(guān)于鎳基高溫合金瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接用的中間層合金的技術(shù)很多，例如中國(guó)專利文獻(xiàn)公開的“用于瞬態(tài)液相連接鎳基單晶高溫合金的中間層合金及其制備”(公開號(hào)：CN101497953，公開日：2009年8月5日)、“一種鎳基合金中間層及其TLP焊高溫合金新工藝”(公開號(hào)：CN104404307，公開日：2015年3月11日)等。這些中間層合金有些是針對(duì)于特定的鎳基高溫合金的，有些是一般鎳基高溫合金通用的。

Mar-M247高溫合金是一種在地面燃?xì)廨啓C(jī)及航空發(fā)動(dòng)機(jī)中使用較為廣泛的鑄造高溫合金，相較于一般的鎳基高溫合金而言，它具有優(yōu)異的高溫抗蠕變性能及耐疲勞性能(該合金體積中的γ’(Ni₃Al相)百分含量高達(dá)60％以上)。由于Mar-M247高溫合金的特殊性，現(xiàn)有技術(shù)中沒有披露出與其相匹配的中間層合金。目前，Mar-M247高溫合金瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接通常采用一般的商用中間層合金，這些商用中間層合金，一方面，在瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接中難以達(dá)到技術(shù)要求的效果；另一方面，商用中間層合金所含的降熔元素(例如Si、P)容易形成對(duì)力學(xué)性能有害的析出相。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述Mar-M247高溫合金的特殊性以及現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種專門針對(duì)Mar-M247高溫合金瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接用的中間層合金，以及該中間層合金的制備方法和使用方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種中間層合金，所述中間層合金用于鎳基高溫合金的瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接，所述中間層合金的化學(xué)成分按下述質(zhì)量百分比計(jì)算：Cr2.5～3.5％、W8.0～11.0％、Co0.0～2.0％、Ta0.0～1.5％、B2.0～4.0％、余量為Ni和必要雜質(zhì)元素；所述鎳基高溫合金為Mar-M247高溫合金。

進(jìn)一步的，所述中間層合金為厚度10～100微米的非晶態(tài)或微晶態(tài)的箔帶狀結(jié)構(gòu)。

上述中間層合金的制備方法，包括下列順序步驟：

1).按照中間層合金的配方量選取原料，原料中的化學(xué)成分Ni、W、Cr、Co、B、Ta的純度不低于99.9％；

2).以真空感應(yīng)熔煉方式將步驟1)的配方原料熔煉成合金錠；

3).在高純Ar氣保護(hù)下，采用單棍甩帶機(jī)以急速冷卻方式將步驟2)的合金錠進(jìn)行快速凝固，得到厚度為10～100微米的箔帶狀中間層合金。

上述中間層合金的使用方法，包括下列順序步驟：

1).將Mar-M247高溫合金零件的連接端面進(jìn)行打磨處理，使連接端面平整，精細(xì)測(cè)量待連接端面的尺寸；

2).將箔帶狀的中間層合金進(jìn)行清潔處理；并將中間層合金裁剪成與待連接端面相近的形狀，裁剪后的中間層合金相比待連接端面在長(zhǎng)、寬方向均多出1～5mm；

3).將步驟2)的中間層合金放置在步驟1)的Mar-M247高溫合金零件的連接端面上，使中間層合金處在兩兩相對(duì)的Mar-M247高溫合金零件的連接端面之間并固定；