一种低扩散性活化辅助剂及其应用、修复剂及其制备、合金修复方法与流程

本发明涉及合金修复辅助剂领域，尤其是一种低扩散性活化辅助剂及其应用、修复剂及其制备、合金修复方法。

背景技术：

1、为了能在恶劣的工况下稳定运行，工业燃气轮机涡轮叶片、导向叶片等镍基高温合金热部件通常由高强度、耐高温、造价昂贵的镍基高温合金制成。在工业燃气轮机运行过程中，涡轮叶片、导向叶片等镍基高温合金热部件会受到各种形式的损伤，包括热机械疲劳裂纹、氧化、表面磨损以及异物撞击等，往往会造成受损部位的涂层和基体同时损伤。对于造价昂贵的镍基高温合金热部件，通过合理有效的方法对部件服役损伤部位进行维修可以大大降低机组的运维成本，修复过程主要包括部件基材修复和部件表面重新喷涂。

2、粉末冶金增材制造是工业燃气轮机热端部件基材修复领域被广泛应用的几种修复技术之一，特别适用于高铝、钛含量的铸造高温合金热端部件的修复再制造。所用的修复材料由起连接作用的低熔点活化辅助剂和起填充作用的高熔点可塑粉末混合而成，添加过量降熔元素b(硼)制成低熔点活化辅助剂是目前使用最广泛的低熔点活化辅助剂之一。通过该修复技术可以获得高致密度、高强度的修复接头，但是对于高b含量的修复接头，高温服役时高扩散性的b会向粘结层中扩散并于粘结层中的cr结合生成crb2和crb等富cr相，致使粘结层的抗高温氧化性能劣化，大大缩短了涂层的使用寿命。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种低扩散性活化辅助剂及其应用、修复剂及其制备、合金修复方法，不以高浓度的b作为降熔元素，从根本上消除了b对粘结层的损伤，缓解粘结层与修复区的元素互扩散，从而增强修复区上粘结层的结构稳定性，延长被修复的工件的使用寿命。

2、本发明采用的技术方案如下：一种低扩散性活化辅助剂，其制备至少包括下述质量百分比的元素：

3、cr(13.70％-18.30％)，co(7.70％-14.70％)，al(1.30％-2.20％)，ti(10.00％-12.00％)，nb(2.0％-3.5％)，w(1.50-3.00％)，ta(1.00％-2.00％)，mo(7.00％-9.00％)，si(0.10％-0.50％)，hf(0.10％-0.20％)，zr(0.05-0.20％)，y(0.005％-0.02％)，la(0.005％-0.02％)，sc(0.005％-0.02％)。

4、进一步地，其余部分为ni或/和不可避免的杂质元素。

5、进一步地，该辅助剂的熔化温度范围为1090℃-1150℃。

6、进一步地，该辅助剂的粒度为30μm-106μm。

7、利用所述的辅助剂在合金修复上的应用。

8、一种合金修复剂，包括所述的辅助剂，还包括高熔点可塑性粉末和粘结剂，辅助剂与高熔点可塑性粉末的质量比为1:1；粘结剂的的质量为辅助剂和高熔点可塑性粉末总质量的5％。

9、进一步地，所述高熔点可塑性粉末的成分包括以下按照质量百分比的元素：

10、c(0.13％-0.16％)，cr(13.70％-18.30％)，co(7.70％-14.70％)，al(3.70％-6.00％)，nb(0.05％-0.09％)，w(0.05-1.50％)，ta(3.50％-5.00％)，mo(0.00％-0.50％)，其余为ni和不可避免的杂质元素。

11、一种合金修复剂的制备方法，制备所述的合金修复剂，将高熔点可塑性粉末和辅助剂按照比例均匀混合，并且加入粘结剂调制成膏状。

12、利用所述的修复剂的合金修复方法，包括以下步骤：

13、s1：修复区前处理，使得修复区表面干净；

14、s2：制备修复剂，将修复剂涂附在修复区；

15、s3：加热，并且加热被修复工件至1180℃-1200℃；

16、s4：保温，保温足够时间；

17、s5：冷却，将被修复工件冷却至室温。

18、进一步地，加热速度应低于16.8℃/min；保温时长应为120min-180min；冷却速度应高于40℃/min。

19、进一步地，在步骤s5之后，对修复区进行表面喷涂。

20、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

21、1、本发明提供的辅助剂与传统的高扩散型活化辅助剂不同，本发明不以高浓度的b作为降熔元素，而是通过高温合金强化元素cr、co、ti、mo降低活化辅助剂的熔点，从根本上消除了b对粘结层的损伤，缓解粘结层与修复区的元素互扩散，从而增强修复区上粘结层的结构稳定性，延长被修复的工件的使用寿命；

22、2、本发明提供的辅助剂添加了少量的si、hf、zr、y、la、sc，，这些元素互相配合，从增强修复区的抗氧化性能，抑制粘结层-修复区界面元素间的互扩散和提高修复区-粘结层之间的结合强度三方面有益作用有效延长了修复区上涂层的使用寿命；

23、3、本发明提供的辅助剂不同于添加高浓度hf、si、zr作为熔点抑制剂的活化辅助剂，本发明低扩散性活化辅助剂中添加的少量hf、si、zr不会析出有害的异质共晶相，获得的修复区耐高温且强度高。

技术特征：

1.一种低扩散性活化辅助剂，其特征在于：其制备至少包括下述按照质量百分比配比的元素：

2.根据权利要求1所述的低扩散性活化辅助剂，其特征在于：该辅助剂的熔化温度范围为1090℃-1150℃。

3.根据权利要求1所述的低扩散性活化辅助剂，其特征在于：该辅助剂的粒度为30μm-106μm。

4.利用权利要求1-3任意一项所述的辅助剂在合金修复上的应用。

5.一种合金修复剂，包括权利要求1-3任意一项所述的辅助剂，其特征在于：还包括高熔点可塑性粉末和粘结剂，辅助剂与高熔点可塑性粉末的质量比为1:1；粘结剂的质量为辅助剂和高熔点可塑性粉末总质量的5％。

6.根据权利要求5所述的合金修复剂，其特征在于：所述高熔点可塑性粉末的成分包括以下按照质量百分比的元素：

7.一种合金修复剂的制备方法，制备权利要求5-6任意一项所述的合金修复剂，其特征在于：将高熔点可塑性粉末和辅助剂按照比例均匀混合，并且加入粘结剂调制成膏状。

8.利用权利要求5-6任意一项所述的修复剂的合金修复方法，其特征在于：包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的合金修复方法，其特征在于：加热速度应低于16.8℃/min；保温时长应为120min-180min；冷却速度应高于40℃/min。

10.根据权利要求8所述的合金修复方法，其特征在于：在步骤s5之后，对修复区进行表面喷涂。

技术总结
本发明公开了一种低扩散性活化辅助剂及其应用、修复剂及其制备、合金修复方法，辅助剂制备质量百分比的元素：Cr(13.70％‑18.30％)，Co(7.70％‑14.70％)，Al(1.30％‑2.20％)，Ti(10.00％‑12.00％)，Nb(2.0％‑3.5％)，W(1.50‑3.00％)，Ta(1.00％‑2.00％)，Mo(7.00％‑9.00％)，Si(0.10％‑0.50％)，Hf(0.10％‑0.20％)，Zr(0.05‑0.20％)，Y(0.005％‑0.02％)，La(0.005％‑0.02％)，Sc(0.005％‑0.02％)；修复剂包括高熔点可塑性粉末和粘结剂，辅助剂与高熔点可塑性粉末的质量比为1:1；粘结剂的质量为辅助剂和高熔点可塑性粉末总质量的5％。本发明不以高浓度的B作为降熔元素，从根本上消除了B对粘结层的损伤，缓解粘结层与修复区的元素互扩散，从而增强修复区上粘结层的结构稳定性，延长被修复工件的使用寿命。

技术研发人员：巩秀芳,李金祺,高振桓,王天剑,隆彬,管迎博,孙友贝,聂丽萍,陈艺文,李定骏,罗超,杨乐馨,方宇
受保护的技术使用者：东方电气集团东方汽轮机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12