[发明专利]一种高耐磨钴基复合材料焊接用合金焊丝及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高耐磨钴基复合材料焊接用合金焊丝及其制备方法和应用，属于合金焊材设计制备技术领域。该合金焊丝化学成分(wt.％)：C 0.01～1.2％，Cr 18～34％，Ni 0.5～10％，W 5～24％，V 0.5～6％，Fe 1～10％，B 0.01～0.05％，Co为余量。该焊丝采用机械加工方式制备，应用于钴基复合材料焊接，焊接后，焊缝区成分与所需连接钴基高温合金母材相似，接头硬度≥48HRC。

技术领域

本发明涉及合金焊材设计制备技术领域，具体涉及一种高耐磨钴基复合材料焊接用合金焊丝及其制备方法和应用，该焊丝仅适用于高耐磨钴基复合材料焊接连接。

背景技术

随着我国先进航空、航天发动机，燃气轮机的发展，发动机中的耐磨部件迫切地需要具有高耐磨性、高热稳定性以及高耐腐蚀性的新材料。因此，钴基高温合金以其优异的热强性能、耐蚀性能以及耐磨性能，越来越广泛地应用在一些工况恶劣的环境中。传统的钴基合金是由γ-Co基体和分布于基体中的少量碳化物组成。碳化物主要有MC﹑M₂₃C₆和M₆C型碳化物等。基于钴基合金中的强化机理，继而发展出在钴基合金中加入更多的碳化物增强相来提高合金的具有高耐磨性能的钴基复合材料。

高温结构件通常使用条件苛刻，结构复杂，不可避免地需要连接、合金表面耐磨层堆焊、微裂纹微孔洞缺陷修复等先进焊接技术。但是，现有可用的钴基合金焊丝品类少、性能差，无法满足高耐磨钴基复合材料的焊接要求，而且，钴基合金焊丝具有良好的高温强度与高温抗变形能力，往往不能通过传统的拉拔方式制备成丝材。因此，迫切需要开发适用于高耐磨钴基复合材料焊接专用的焊丝材料，经满足其焊接要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高耐磨钴基复合材料焊接用合金焊丝及其制备方法和应用，所制备的焊丝可有效解决高耐磨钴基复合材料在苛刻环境应用的零部件连接和修复问题，应用价值高。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高耐磨钴基复合材料焊接用合金焊丝，该焊丝按重量百分含量计，化学成分如下：

C 0.01～1.2％，Cr 18～34％，Ni 0.5～10％，W 5～24％，V 0.5～6％，Fe1～10％，B 0.01～0.05％，Co为余量。

按重量百分含量计，该焊丝优选的化学成分如下：

C 0.05～0.8％，Cr 18～28％，Ni 0.8～8％，W 15～24％，V 1.0～4.5％，Fe 1.5～5％，B 0.01～0.04％，Co为余量。

所述焊丝为直径0.8-2.4mm的圆柱形丝材，长度100-200mm。

所述种高耐磨钴基复合材料焊接用焊丝的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照所述焊丝的化学成分配料，采用真空感应炉熔炼出母合金锭；所述熔炼工艺为：1560～1610℃精炼5-8min，1440～1540℃浇注。

(2)将母合金锭采用线切割的方法直接切出圆柱形焊丝，长度100-200mm，焊丝直径为0.8～2.4mm；

(3)对表面采用打磨机进行打磨抛修，去除氧化皮，即获得所述焊丝产品。

所述合金焊丝用于高耐磨钴基复合材料的熔焊焊接，焊接工艺参数为：焊接电流：20A～150A；焊接速度：3cm/min～40cm/min。

焊接后，焊缝区成分与所需连接钴基高温合金母材相似，接头硬度≥48HRC。

本发明设计思想及原理如下：