[發明專利]一種沉淀強化型鎳基合金電子束焊接焊后熱處理應變-時效裂紋的控制方法

在審

• 申請號: 202010989025.4
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112063943A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 張秉剛;韓柯;王厚勤;馮吉才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10;C21D9/50;C21D11/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種沉淀強化型鎳基合金電子束焊接焊后熱處理應變?時效裂紋的控制方法，它涉及沉淀強化型鎳基合金焊后熱處理產生的應變?時效裂紋的控制方法。本發明要解決現有沉淀強化型鎳基合金電子束焊接頭焊縫區應變?時效裂紋的問題。制備方法：一、預處理；二、對中操作；三、焊接；四、固溶處理；五、時效處理。本發明用于沉淀強化型鎳基合金電子束焊接焊后熱處理應變?時效裂紋的控制。

技術領域

本發明涉及沉淀強化型鎳基合金焊后熱處理產生的應變-時效裂紋的控制方法。

背景技術

高Al+Ti含量的沉淀強化型鎳基合金由于具有優異的高溫強度、良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能、良好的疲勞性能、斷裂韌性及塑性等綜合性能，因此該類合金主要應用于發動機熱端部件，如葉片、渦輪盤及燃燒室等。對于發動機熱端部件，現有加工方法為整體鑄造，而鑄造成型工藝復雜且零件合格率較低。采用焊接技術對部件進行拼接，可提高復雜零件鑄造成型的合格率，且改善其生產效率。電子束焊接由于具有真空保護、能量密度極高、焊縫深寬比大、焊接效率高及接頭變形小等優點，對鎳基合金的焊接具有明顯優勢。

高Al+Ti含量的沉淀強化型鎳基合金經過焊接后，焊縫區由于冷卻速率極快而導致γ′沉淀相無法析出和長大，影響接頭力學性能，因此必須進行焊后熱處理以調控接頭區域γ′沉淀相的尺寸及分布，但焊后熱處理過程中鎳基合金接頭區域易產生裂紋缺陷。該裂紋的產生主要與焊接區域產生的熱應力及焊后熱處理過程中由于γ′沉淀相的析出產生的收縮應力兩者的相互疊加導致的，這種裂紋被稱為應變-時效裂紋，因此必須控制該裂紋缺陷的產生，以改善接頭區域材料力學性能。

發明內容

本發明要解決現有沉淀強化型鎳基合金電子束焊接頭焊縫區應變-時效裂紋的問題，而提供一種沉淀強化型鎳基合金電子束焊接焊后熱處理應變-時效裂紋的控制方法。

一種沉淀強化型鎳基合金電子束焊接焊后熱處理應變-時效裂紋的控制方法，它是按以下步驟進行的：

一、預處理：

對待焊沉淀強化型鎳基合金的待焊面進行打磨，去除待焊面加工痕跡，且使得待焊面裝配間隙不超過0.2mm，得到打磨后的焊接材料，將打磨后的焊接材料清洗，然后固定于焊接夾具上，將兩個待焊面裝配，得到裝有待焊材料的焊接夾具；

所述的待焊沉淀強化型鎳基合金的待焊面厚度為0.5mm≤d≤2mm；

所述的待焊沉淀強化型鎳基合金按質量份數由42份～66份的Ni、1.5份～4份Al、1.5份～5.5份的Ti、4份～10份的Co、10份～18份的Cr、2份～11份的W、1.2份～3.6份的Mo、0.4份～3.5份的Nb、≤0.02份的B及≤0.04份的Zr組成，且Ni、Al、Ti、Co、Cr、W、Mo、Nb、B及Zr的總質量份數為100份；

二、對中操作：

將裝有待焊材料的焊接夾具置于電子束焊接裝置的真空室內，調節焊接夾具位置，使得電子束束斑中心與待焊裝配面的縫隙中心相重合，然后關閉真空室艙門；

三、焊接：

抽真空至真空度為5×10^-2Pa～0.5Pa，在表面聚焦模式、加速電壓為55kV～60kV，焊接束流為2mA～10mA及焊接速度為600mm/min～1000mm/min的條件下焊接，得到焊接后的材料；

四、固溶處理：

將焊接后的材料及海綿鈦置于石英管并進行真空封管處理，封管后管內真空度為10Pa～0.1Pa，得到封管試樣，將熱處理爐升溫至熱處理固溶溫度為1125℃～1150℃，再將封管試樣置于爐內，在熱處理固溶溫度為1125℃～1150℃的條件下，固溶保溫處理2h～4h，取出真空封管試樣，然后進行空冷或隨爐冷卻至室溫，得到裝有焊后固溶處理試樣的真空封管；

五、時效處理：