一种镍合金焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及镍合金材料技术领域，尤其涉及一种镍合金焊丝及其制备方法。我国现有的焊丝中高温性能优良的镍基高温合金焊丝较少，镍合金的强度和耐高温裂纹性能有待于进一步提高。基于上述问题，本发明专利技术提供一种镍合金焊丝及其制备方法，其元素成分中除了含量Ni、Cr、Mo等成分外还含有少量的Sn元素，本发明专利技术通过合理的控制Al/Ti、Mn/Si的配比，合理的选择稀土元素成分，并添加少量熔点低、沸点较高的Sn元素，可以有效防止镍合金在高温熔焊过程中出现裂纹，镍合金焊丝熔焊后焊缝的力学强度、耐腐蚀性和高温寿命得到大大提高。温寿命得到大大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种镍合金焊丝及其制备方法


[0001]本专利技术涉及镍合金材料
，尤其涉及一种镍合金焊丝及其制备方法。

技术介绍

[0002]镍基高温合金具有优良的高温性能，但高温合金中含有较高焊料的W、Mo等高熔点元素，熔焊过程中易形成裂纹，可焊性差。我国现有的焊丝中高温性能优良的镍基高温合金焊丝较少。若降低镍合金元素成分中的W、Mo等增加裂纹敏感性的元素，提高Cr、Co等增加合金塑性和降低裂纹敏感性的元素，虽然可以在一定程度上改善了镍合金焊接过程中出现裂纹的情况，但是W、Mo减少势必会降低镍合金强度和耐腐蚀性，Cr的增加会对镍合金的CTE和延展性造成一定的危害，而Co的增加会大大提高镍合金的制造成本。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术要解决的技术问题是：我国现有的焊丝中高温性能优良的镍基高温合金焊丝较少，镍合金的强度和耐高温裂纹性能有待于进一步提高。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种镍合金焊丝，其元素成分以质量百分比计包括以下成分：
[0005][0006][0007]具体地，所述Re为Y、Ce、Er、Cs、La等常用的稀土元素中的一种或几种。
[0008]具体地，所述Al/Ti质量比为2-5:1。
[0009]具体地，所述Mn/Si的质量比为6-8:1。
[0010]具体地，所述的镍合金焊丝元素成分以质量百分比计包括以下成分：
[0011]1400℃保温10min，1400-1450℃浇注；
[0029](2)将母合金锭采用定向凝固炉熔化，熔化温度为1500-1600℃，将熔化的母合金熔体浇注在氧化铝陶瓷型壳中，氧化铝陶瓷型壳内部分布100-200个直径1.1-2.1mm的圆柱形空腔，注满后，将陶瓷型壳以一定速度从炉中抽拉进入室温真空室内实现焊丝的定向凝固，陶瓷型壳抽拉过程，控制抽拉速度为5-8mm/min，以保证焊丝的成型性；
[0030](3)将凝固冷却的陶瓷型壳破碎，取出焊丝，焊丝在无心磨上去除氧化皮，即获得直径为1-2mm的镍合金焊丝。
[0031]本专利技术以下实施例和对比例的镍合金焊丝的焊接方法：焊接前，将固溶态镍基高温合金K4951的样品，使用800号砂纸打磨待焊接面，在丙酮中超声波清洗15min以去除待焊样品表面油污，将焊丝置于待焊母材之间，用夹具固定后，在样品外表涂抹阻流剂氧化铝粉防止熔化焊过程中焊料流失，焊接时，采用焊接电流为20-25A，电压为10V，并进行时效处理。
[0032]实施例1
[0033]镍合金焊丝元素成分以质量百分比计包括以下成分：
[0034][0035]Re为Y、Ce的混合物，Y与Ce的质量比为2:1。
[0036]按照上述合金元素成分制备镍合金焊丝，将焊丝熔化焊连接后，连接接头内无晶界，焊接接头未出现裂纹，焊缝区抗拉强度为K4951合金的97％，1000℃/66MPa持久寿命为115h。
[0037]实施例2
[0038]镍合金焊丝，其特征在于，其元素成分以质量百分比计包括以下成分：
[0039][0040]Re为Er、Ce的混合物，Er与Ce的质量比为1:2。
[0041]按照上述合金元素成分制备镍合金焊丝，将焊丝熔化焊连接后，连接接头内无晶界，焊接接头未出现裂纹，焊缝区抗拉强度为K4951合金的90％，1000℃/66MPa持久寿命为120h。
[0042]实施例3
[0043]镍合金焊丝，其特征在于，其元素成分以质量百分比计包括以下成分：
[0044][0045][0046]Re为Cs、Ce的混合物，Cs与Ce的质量比为1:2。
[0047]按照上述合金元素成分制备镍合金焊丝，将焊丝熔化焊连接后，连接接头内无晶界，焊接接头未出现裂纹，焊缝区抗拉强度为K4951合金的92％，1000℃/66MPa持久寿命为123h。
[0048]实施例4
[0049]镍合金焊丝，其特征在于，其元素成分以质量百分比计包括以下成分：
[0050][0051][0052]Re为La、Ce的混合物，La与Ce的质量比为1:2。按照上述合金元素成分制备镍合金焊丝，将焊丝熔化焊连接后，连接接头内无晶界，焊接接头未出现裂纹，焊缝区抗拉强度为K4951合金的93％，1000℃/66MPa持久寿命为115h。
[0053]实施例5
[0054]镍合金焊丝，其特征在于，其元素成分以质量百分比计包括以下成分：
[0055][0056][0057]Re为Y、Ce的混合物，Y与Cs的质量比为2:1。按照上述合金元素成分制备镍合金焊丝，将焊丝熔化焊连接后，连接接头内无晶界，焊接接头未出现裂纹，焊缝区抗拉强度为K4951合金的95％，1000℃/66MPa持久寿命为110h。
[0058]对比例1同实施例1，不同之处在于：Ti的质量百分含量为0.2％；其所制备焊丝熔化焊连接后，连接接头内无晶界，焊接接头未出现裂纹，焊缝区抗拉强度为K4951合金的97％，1000℃/66MPa持久寿命为105h。
[0059]对比例2同实施例1，不同之处在于：Al的质量百分含量为1％；其所制备焊丝熔化焊连接后，连接接头内无晶界，焊接接头出现裂纹，焊缝区抗拉强度为K4951合金的60％，1000℃/66MPa持久寿命为80h。
[0060]对比例3同实施例1，不同之处在于：Si的质量百分含量为0.2％；其所制备焊丝熔化焊连接后，连接接头内无晶界，焊接接头出现裂纹，焊缝区抗拉强度为K4951合金的53％，1000℃/66MPa持久寿命为65h。
[0061]对比例4同实施例1，不同之处在于：Y与Ce的质量比为5:1，其所制备焊丝熔化焊连接后，连接接头内无晶界，焊接接头未出现裂纹，焊缝区抗拉强度为K4951合金的95％，1000
℃/66MPa持久寿命为105h。
[0062]对比例5同实施例1，不同之处在于：Y与Ce的质量比为1:2；其所制备焊丝熔化焊连接后，连接接头内无晶界，焊接接头未出现裂纹，焊缝区抗拉强度为K4951合金的95％，1000℃/66MPa持久寿命为100h。
[0063]对比例6同实施例1，不同之处在于：未添加Sn；其所制备焊丝熔化焊连接后，连接接头内无晶界，焊接接头未出现裂纹，焊缝区抗拉强度为K4951合金的85％，1000℃/66MPa持久寿命为120h。
[0064]以上述依据本专利技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项专利技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍合金焊丝，其特征在于，其元素成分以质量百分比计包括以下成分：Cr
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19%-23%Mo
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15%-17%W
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3%-4.4%Mn
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≤1.0%Si
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≤0.08%Fe
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3%-5%Al
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0.1%-0.5%Ti
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0.05%-0.25%Mg
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0.01%-0.02%Re
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0.4%-0.5%Sn
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0.5%-1.0%Cu
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≤0.5%C
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≤0.01%S元素和P元素总量
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≤0.02%Ni
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余量。2.根据权利要求1所述的镍合金焊丝，其特征在于：所述Re为Y、Ce、Er、Cs、La等常用的稀土元素中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的镍合金焊丝，其特征在于：所述Al/Ti质量比为2-5:1。4.根据权利要求1所述的镍合金焊丝，其特征在于：所述Mn/Si的质量比为6-8:1。5.根据权利要求1-4任意一项所述的镍合金焊丝，其特征在于，其元素成分以质量百分比计包括以下成分：Cr
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21%Mo
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15.8%W
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3.8%Mn
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0.5%Si
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0.08%Fe
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3.5%Al
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【专利技术属性】
技术研发人员：储长青，张兵，储江浩，
申请(专利权)人：丹阳润泽新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：