[发明专利]一种用于高温合金叶片缺陷修复的修复工艺

说明书

本发明属于燃气轮机叶片修复的研究领域，特别提供了一种用于高温合金叶片缺陷修复的修复工艺，该工艺将镍基多主元合金粉末作为骨架保持固态，以黏结流体为载体将含Zr的低熔点粉末熔化后流动并填充骨架空隙，使液相溶解的骨架和高温合金叶片基材的表层熔化完成连接，再通过热处理使组织逐渐均匀化，最终完成对高温合金叶片的缺陷修复。本发明的有益效果是：采用上述方法修复后的修复层与基体结合牢固，修复区域孔隙少，且有害相含量较少，对力学性能影响较少，且提供的修复材料和工艺适用性广、灵活性强，可以根据叶片缺陷或破损处的尺寸和形状任意调节优化，以达到高效修复重型燃气轮机叶片的目的。

技术领域

本发明属于燃气轮机叶片修复的研究领域，特别提供了一种适用于用于高温合金叶片缺陷修复的修复工艺。

背景技术

Mar-M247高温合金具有良好的高温强度和抗氧化抗腐蚀性能，优异的抗疲劳和抗蠕变性能、断裂性能和组织稳定性，在近几十年来被广泛用来制造重型燃气轮机高温叶片等热端部件。重型燃气轮机高温叶片在长期受磨损、冲击、高温燃气及冷热疲劳等作用，易产生腐蚀、裂纹、变形和凹坑缺陷，而燃气轮机叶片制造工序复杂繁重，且制备叶片原材料价格昂贵，使重新制造燃气轮机叶片的成本高昂。因此，若能够采用修复技术对缺陷和损伤部位进行修复，从而恢复其性能，延长其使用寿命，具有巨大的经济效益。

重型燃气轮机高温叶片的修复工艺主要有焊接法和瞬时液相连接修复法。由于Mar-M247合金中合金元素较多、析出相含量高，使用焊接法修复时在焊缝和热影响区容易产生热裂纹，故合金的焊接性较差，传统修复难度较大。而瞬时液相连接法(Transientliquid phase bonding, TLP)使用中间层在保温过程中熔化并润湿填充叶片需修复处表面。在与母材接触的过程中，中层层液相将部分母材熔化完成连接，最后通过等温凝固使液相消失，修复区域组织逐渐均匀化而完成修复过程。瞬时液相连接技术综合了高温钎焊的工艺简便和固态扩散连接的高强度优点，可同时连接多个工件、多个焊缝，效率高且成本低。

然而，瞬态液相连接修复的过程中，为保证在较低的温度中间层可以完全液相，必须添加较多的降熔元素，即中间层和母材在元素组成和微观组织下存在较大的差异。如在中间层材料中增加锆元素可以有效的降低其熔点，且合金中添加适量锆元素不仅可以提高晶界结合力而强化晶界，还可以通过进入γ′相提升合金的高温强度。但为了满足降熔要求，中间层材料中必须加入较多的锆元素，而过多的锆元素引入对修复区域组织有不利的影响。尽管通过扩散可以使中间层和附近的母材元素均匀化，但是仍然不可避免会诱发γ+γ′相的共晶组织和Ni₅Zr、Ni₇Zr₂金属间化合物相在修复区内部和修复区/基体界面处生成，导致修复后的叶片性能下降。

发明内容

本发明公开了一种用于高温合金叶片缺陷修复的修复工艺，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于高温合金叶片缺陷修复的修复工艺，该工艺将镍基多主元合金粉末作为骨架保持固态，以黏结流体为载体将含Zr的低熔点粉末熔化后流动并填充到所述骨架的空隙中，使液相溶解的骨架和Mar-M247高温合金叶片的基材的表层熔化完成连接，再通过热处理使组织逐渐均匀化，最终完成对Mar-M247高温合金叶片的缺陷修复。

进一步，所述工艺具体包括以下步骤：

S1）分别配置镍基多主元合金粉末和含Zr的低熔点粉末，并混合，得到混合粉末；

S2）配置黏结流体，并加入混合粉末中，搅拌后到胶凝态修复剂；

S3)将S2)得到胶凝态修复剂涂覆于高温合金叶片的待修复处，并置于真空炉中，经过等温凝固固化和高温扩散处理，及完成缺陷修复。

进一步，所述含Zr的低熔点粉末和镍基多主元合金粉末的质量比为0.1-0.3:1。