一种镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107617800A(43)申请公布日2018.01.23(21)申请号201710798607.2(22)申请日2017.09.07(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人刘纪德孙元李博侯星宇金涛周亦胄李金国孙晓峰(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人许宗富周秀梅(51)Int.Cl.B23K1/00(2006.01)B23K1/008(2006.01)B23K1/20(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法(57)摘要本发明公开了一种镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法，属于高温合金焊接技术领域。本发明焊接工艺为：将待焊表面处理干净，将中间层合金放置与待焊样品间隙中，采用点焊定位固定住待焊样品并在样品外表面焊缝附近涂阻流剂；焊接时采用高温真空焊接炉，零件随炉升温至镍基单晶高温合金固溶热处理温度，升温速率不低于5℃/min，并按合金固溶热处理制度规定时间确定焊接时间，后开始随炉降温至室温。本发明能够实现镍基单晶高温合金的高质量焊接，焊后接头的微观组织与母材一致，各元素在接头内分布均匀，实现合金的均匀强化，且焊后合金的晶体学取向保持一致。CN107617800ACN107617800A权利要求书1/1页1.一种镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法，其特征在于：该连接方法包括如下步骤：(1)将待焊母材的待焊表面处理干净；(2)将中间层合金放置于两个待焊母材的待焊表面之间，采用点焊方式将待焊样母材进行定位固定，再在待焊母材外表面上焊缝位置周围区域涂覆阻流剂；(3)焊接：焊接时采用高温真空焊接炉，零件随炉升温至镍基单晶高温合金固溶热处理温度，升温速率不低于5℃/min，然后采用真空气淬冷却或随炉降温至室温，即获得镍基单晶高温合金焊接件。2.根据权利要求1所述的镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法，其特征在于：步骤(1)中，待焊母材为采用定向凝固工艺制备而成的固溶态或完全热处理态镍基单晶高温合金；母材焊接面垂直于母材定向凝固方向。3.根据权利要求2所述的镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法，其特征在于：所述待焊母材为棒状单晶材料，单晶合金定向凝固方向与棒状母材样品轴向一致。4.根据权利要求1所述的镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法，其特征在于：步骤(1)中，待焊母材的待焊表面处理过程为：首先用砂布或机械打磨的方法除掉待焊表面的氧化物；然后用丙酮进行超声清洗，清洗时间为5min，清洗后吹干；处理后，母材焊接表面粗糙度≤6.4，待焊母材的晶体学取向与[001]方向偏差不大于3°。5.根据权利要求1所述的镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法，其特征在于：步骤(2)中，所述中间层合金为带状或粉末状的镍基或钴基焊接材料。6.根据权利要求1所述的镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法，其特征在于：步骤(2)中，待焊母材的待焊表面之间放置中间层合金后，待焊表面与中间层合金紧密贴合。7.根据权利要求1所述的镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法，其特征在于：步骤(3)中，在升温和/或保温过程中，当炉温高于500℃时，炉内真空度不低于8×10-3Pa。8.根据权利要求1所述的镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法，其特征在于：对步骤(3)所得镍基单晶高温合金连接件进行焊后热处理：包括高温固溶和时效处理。2CN107617800A说明书1/4页一种镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法技术领域[0001]本发明涉及镍基高温合金焊接技术领域，具体涉及一种镍基单晶高温合金的瞬间液相连接方法。背景技术[0002]先进航空、能源动力装置的关键技术之一是材料研制。新型发动机设计有力促进、引导先进材料的研制，一代新材料带动一代新型发动机的发展。镍基单晶高温合金具有较高的高温强度、优异的抗氧化和抗热腐蚀性能。随着现代工业技术的发展，先进航空发动机和地面燃气轮机都采用镍基单晶高温合金为热端部件，镍基单晶高温合金已经成为当代工业领域中关键高温结构材料之一。[0003]镍基单晶高温合金都具有非常复杂的成分，通常含有多达十余种的合金元素，同时，这类材料为了获得较高的高温强度，必须在其内部形成高体积分数的沉淀强化相，这就必须添加很高含量的Al或Ti等元素。但是，这些元素的引入，对镍基单晶高温合金的熔化焊接性能非常不利，通常会在焊缝内部、焊接热影响区等位置产生焊接裂纹，严重影响零件的安全可靠性。而且，熔化焊时还容易在焊缝内部产生其他晶体学取向的晶核，这些其他取向晶核就是杂晶，破坏了单晶高温合金的晶体学一致性，导致其性能严重降低。目前来说，单晶高温合金还属于一类特殊的难焊材料，传统熔化焊方