[发明专利]高温合金修复材料及制备方法、高温合金修复零件的增材再制造方法和再服役评价方法

说明书

本发明提供了高温合金修复材料及制备方法、高温合金修复零件的增材再制造方法和再服役评价方法，涉及高温合金焊接技术领域。本发明提供了的高温合金修复材料包括Cr6～18％，Co8.0～9.0％，W2.4～2.8％，Mo1.5～2.0％，Al2.5～3.7％，Ti2.5～3.0％，Nb0.6～1.0％，Ta1.5～2％，C0.12％，Zr0.1％和余量Ni。本发明提供的修复材料利用固溶强化元素(Mo和Cr)替代强化相形成元素(Al、Ti、C和Nb)，避免高温合金出现液化裂纹，还能抑制修复部位的共晶组织的形成，进而避免结晶裂纹的产生，解决了修复部位出现的焊接热裂纹问题。

技术领域

本发明涉及高温合金焊接技术领域，具体涉及高温合金修复材料及制备方法、高温合金修复零件的增材再制造方法和再服役评价方法。

背景技术

燃气轮机涡轮叶片一般在高温、高压和高转速工况进行服役。由于频繁受到离心力、热应力、外物冲击以及磨损等原因，涡轮叶片极易出现裂纹、甚至断裂等几何结构损伤，是燃气轮机最容易失效的零部件之一。由于涡轮叶片的制造成本高、周期长、难度大，因此，开展关于叶片修复的方法和工艺研究具有极大的工程和经济意义。

涡轮叶片材料是高温合金，高温合金的焊接修复难点主要为裂纹敏感性问题。高温合金元素种类含量多，根据金属凝固理论，在焊接熔池凝固的过程中，先凝固的组织含有较多的高熔点元素，后凝固的组织中含有较多低熔点元素，如S、P、B、Si是低熔点共晶液膜的主要形成元素，其在焊接过程中会形成Ni-X低熔点共晶体，在焊接热应力的作用下容易形成结晶裂纹。而且，高温合金的主要强化手段是以γ'相为第二相的弥散强化，共格析出的γ'相嵌在γ基体上，高温合金由于Al+Ti含量较多，其在焊接凝固时容易出现γ-γ'低熔点共晶体，该共晶体的熔点比基体约低70℃，在焊接凝固的最后阶段形成液膜，在焊接热应力的作用下，出现结晶裂纹；同时，偏聚在晶界的MC(M为B、Cr等)、Ni-X(X为Nb、Si等)等化合物也会让高温合金具有液化裂纹倾向。然而，目前的修复材料不能解决高温合金焊接修复后的焊接热裂纹问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供高温合金修复材料及制备方法、高温合金修复零件的增材再制造方法和再服役评价方法，经本发明提供的高温合金修复材料对实效高温合金进行修复后不会出现焊接热裂纹问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高温合金修复材料，包括以下质量百分含量的组分：Cr 6～18％，Co 8.0～9.0％，W 2.4～2.8％，Mo 1.5～2.0％，Al 2.5～3.7％，Ti 2.5～3.0％，Nb0.6～1.0％，Ta 1.5～2％，C 0.12％，Zr 0.1％和余量Ni。

优选的，所述高温合金修复材料的粒径为53～150μm。

本发明提供了上述技术方案所述高温合金修复材料的制备方法，包括以下步骤：

按照所述的高温合金修复材料的组成进行配料，得到母合金；将所述母合金进行熔炼，得到母合金液；

将所述母合金液进行冷凝结晶，得到电极棒；

将所述电极棒进行雾化制粉，得到高温合金修复材料。

优选的，所述熔炼在保护气氛下进行，电流为300～600A。

本发明提供了一种高温合金修复零件的增材再制造方法，包括以下步骤：

(1)利用光学三维扫描仪对待修复高温合金零件进行三维数据信息采集，然后利用逆向软件进行三维建模，得到三维模型；

(2)对待修复高温合金零件进行微观缺欠检查，得到待修复部位的位置尺寸信息；

(3)根据所述三维模型以及所述待修复部位的位置尺寸信息得到焊接路径和等离子弧焊接条件；