[發明專利]等軸晶材料渦輪導向葉片鑄造缺陷修復材料及修復方法

有效

• 申請號: 202011199984.2
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112538583B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 秦仁耀;梁家譽;張國會;陳冰清;趙梓均
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C21D9/00;C21D1/773;C23C24/10;B23P6/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 孟慶浩

本發明涉及航空發動機熱端關鍵部件維修技術領域，提供了一種等軸晶材料渦輪導向葉片鑄造缺陷修復材料及修復方法，修復用填充材料為粒徑Φ53～Φ150μm的高溫合金粉末，其組分及質量百分比：C：0.12～0.18％，Cr：15.5～16.5％，Co：12.5～13.5％，W：3.5～4.5％，Mo：3.5～4.5％，Nb：0.6～1.0％，Al：2.0～2.5％，Ti：3.5～4.0％，Zr：0.03～0.08％，B：0.006～0.015％，Ta：＜0.2％，Si：＜0.2％，Mn：＜0.12％，Fe：＜0.35％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，O：≤0.010％，N：≤0.008％，Ni為余量；所述修復方法在修復前對待修復葉片進行固溶熱處理：后采用激光直接沉積方法進行修復，并恢復尺寸；本發明的修復方法和修復材料實現了高Al、Ti含量等軸晶高溫合金渦輪導向葉片修復效率、修復接頭質量和性能的大幅提高，對促進發動機的研制和應用具有重要意義。

技術領域

本發明涉及修復技術領域，特別是涉及一種等軸晶材料渦輪導向葉片鑄造缺陷修復材料及修復方法。

背景技術

針對先進航空發動機的高性能需求，高Al、Ti含量的等軸晶高溫合金在發動機渦輪導向葉片的應用愈加廣泛，如K418B、K447A和K465等。為提高航空發動機渦輪導向葉片工作時的冷卻效果，國內外渦輪導向葉片普遍采用多聯氣冷空心結構，其內腔復雜、葉身壁及緣板薄、尺寸精度高，導致葉片的鑄造工藝難度大，造成鑄件產品普遍存在縮孔、縮松、空洞、欠鑄、夾雜等局部缺陷，使其無法滿足使用要求，且新品鑄件的報廢率常高達70％以上，為此迫切需要進行修復。

因高Al、Ti含量的等軸晶高溫合金中的“Al+Ti”含量高達6.2～8.9wt.％，采用常規熔焊方法和同母材填充材料修復時修復接頭(包括修復區和基體熱影響區)極易出現熱裂紋，往往需要反復修補2次以上，一方面導致修復質量極不穩定，另一方面修補的合格率通常不足30％。因此急需高效、可靠的修復技術和修復材料。

相比于常規熔焊方法，激光直接沉積工藝的熱輸入量小，使其修復時形成的熱影響區和局部殘余應力更小，從而有助于降低熱裂紋傾向，因此適合用于高Al、Ti含量的等軸晶高溫合金渦輪導向葉片鑄造缺陷的修復。

目前用于K447A等高Al、Ti含量的等軸晶高溫合金熔焊修復用材料普遍為低Al、Ti含量(“Al+Ti”含量≤1.5wt.％)的鎳基合金。低的Al、Ti含量使得修復材料具有優良的可成形性(即焊接性)，但也導致修復區難以析出時效強化的γ′強化的₃Al相，致使修復區的室高溫強度、持久性能和耐溫能力顯著下降。這導致等軸晶高溫合金渦輪導向葉片鑄造缺陷修復區成為零件服役時的“短板”，嚴重影響了服役壽命和可靠性，因此急需室高溫性能與葉片基體接近且具有可成形良好的修復用材料。

發明內容

本發明的目的是：提供等軸晶材料渦輪導向葉片鑄造缺陷修復材料及修復方法，實現Al、Ti含量的等軸晶高溫合金渦輪導向葉片鑄造缺陷修復技術的突破，提升修復質量和接頭性能。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：

一方面，提供一種等軸晶材料渦輪導向葉片鑄造缺陷修復材料，所述的修復材料為激光修復用高溫合金粉末，其成分及質量百分比為：C：0.12～0.18％，Cr：15.5～16.5％，Co：12.5～13.5％，W：3.5～4.5％，Mo：3.5～4.5％，Nb：0.6～1.0％，Al：2.0～2.5％，Ti：3.5～4.0％，Zr：0.03～0.08％，B：0.006～0.015％，Ta：＜0.2％，Si：＜0.2％，Mn：＜0.12％，Fe：＜0.35％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，O：≤0.010％，N：≤0.008％，Ni：余量。