浏览全部资源
扫码关注微信
收稿日期：2024-06-09，
修回日期：2024-10-12，
纸质出版日期：2025-09-20
移动端阅览
某型发动机二级涡轮导向器的材料为俄制镍基铸造高温合金，近似于国产牌号的K412，该导向器在长时间高温服役后产生了表面微裂纹。通过金相显微镜、高温拉伸试验和热冲击试验等表征方法，研究了1 500 h与2 500 h服役时长对材料组织性能的影响，并提出对应的焊接修复方法。结果表明，1 500 h服役期的二级导向器产生的裂纹数量较少，该状态下材料的力学、工艺性能优于2 500 h服役期的二级导向器，通过氩弧焊方法可以成功修复表面微裂纹。2 500 h服役期的裂纹数量多，基体材料老化，力学性能下降明显，且熔焊性能较差，不经过固溶处理而直接氩弧焊焊接易引起新裂纹的产生，而且氩弧焊次数越多，越容易增加焊接裂纹产生的概率，增加修理难度；采用真空钎焊或者固溶处理加氩弧焊的方法能够修复2500 h服役期的二级导向器裂纹。
The material of a certain type of engine secondary turbine guide apparatus is a Russian-made nickel-based cast superalloy
which is similar to the domestic brand K412. In this paper
the evolution of the material properties of the secondary turbine guide apparatus with different service life periods is studied by means of metallographic
high-temperature tensile and thermal shock
as well as the welding repair method for secondary turbine guide apparatus cracks combined with solid solution heat treatment. The results show that the number of cracks generated by the secondary turbine guide apparatus during the 1500 h service period is small
and the material mechanics and process properties are well maintained
and the microcracks on the surface of the secondary turbine guide apparatus can be successfully repaired by TIG welding. The number of cracks in the service period of 2500 h is large
the matrix material is aging
the mechanical properties are obviously reduced
and the fusion welding performance is poor
and the direct TIG welding without solution treatment is easy to cause new cracks
and the more times of TIG welding
the easier it is to increase the probability of welding cracks and increase the difficulty of repair. Vacuum brazing or solution treatment with TIG welding can be used to repair the cracks of the secondary turbine guide apparatus during the service life of 2500 h.
Kelly T J . Welding metallurgy of investment cast nickel-based superalloy ［C］// Proceedings from Weldability of Materials Conference ， ed . R . A. Patterson and K. W. Mahin ， ASM International 1990 ： 151 - 157 .
Prager M ， Shira C S . Welding of precipitation hardening nickel-base alloys ［J］. Welding Research Council Bulletin ， 1968 ， 128 （ 128 ）： 1 - 55 .
张延生 ， 钟祖桂 . 高温合金氩弧焊时冶金及工艺因素对形成热裂纹的影响 ［J］. 焊接学报 ， 1982 （ 02 ）： 11-18+46 - 47 .
ZHANG Y S ， ZHONG Z G . The metallurgical and technological factors affecting the hot cracking in TIG welding of superalloys ［J］. Transactions of China Welding Institution ， 1982 （ 02 ）： 11-18+46 - 47 .
Gandy D W ， Frederick G ， Viswanathan R ， et al . Overview of hot section component repair methods ［C］// ASM Utilities and Energy Sector Conference on Gas Turbine Materials Technologies ， St. Louis，Missouri，October 9 - 12 ， 2000 ： 1 - 36 .
王凯博 ， 吕耀辉 ， 徐滨士 ， 等 . 基于焊接的镍基高温合金增材再制造技术综述 ［J］. 装甲兵工程学院学报 ， 2016 ， 30 （ 01 ）： 81 - 86 .
WANG K B ， LV Y H ， XU B S ， et al . Rewiew of the additive remanufacturing technology of Ni-based superalloy Based on Welding ［J］. Journal of Academy of Armored Force Engineering ， 2016 ， 30 （ 01 ）： 81 - 86 .
张杰 . 高Al+Ti镍基高温合金损伤粉末冶金法修复再制造研究 ［D］. 辽宁 ： 东北大学 ， 2015 .
ZHANG J . Research on damage remanufacturing on Ni-base superalloys with high Al+Ti content by powder metallurgy method ［D］. Liaoning ： Northeastern University ， 2015 .
Lowden P ， Pilcher C ， Liburdi J . Integrated weld automation for gas turbine blades ［C］// The International Gas Turbine & Aeroengine Congress & Exhibition ， Orlando，FL，June 3 - 6 ， 1991 ： 1 - 7 .
Bob Tollett . Welding with laser powder fusion and plasma wire feed systems ［J］. Engine Yearbook ， 2003 ： 84 - 89 .
曹国献 . K423A合金精铸件铸造缺陷的补焊工艺研究 ［D］. 江西 ： 南昌航空大学 ， 2014 .
CAO G X . The research about repair welding the foundry defects that delicate casting of alloy K423A ［D］. Jiangxi ： Nanchang Hangkong University ， 2014 .
赖境 . 铸态K452镍基高温合金激光修复工艺及组织性能研究 ［D］. 湖北 ： 华中科技大学 ， 2019 .
LAI J. Process ， Microstructure and properties of as-cast K 452 nickel base superalloy by laser repairing ［D］. Hubei ： Huazhong University of Science & Technology ，2019.
王祯 ， 姚雷 ， 孔胜国 ， 等 . K487铸造高温合金氩弧焊接头的组织和性能研究 ［J］. 钢铁研究学报 ， 2011 ， 23 （ S2 ）： 446 - 448 .
WANG Z ， YAO L ， KONG S G ， et al . Study on microstructure and properties of K487 argon tungsten-arc welding welding joint ［J］. Journal of Iron and Steel Research ， 2011 ， 23 （ S2 ）： 446 - 448 .
曲伸 ， 刘纪德 ， 宋文清 ， 等 . DZ125定向凝固高温合金氩弧焊修复工艺研究 ［J］. 航空制造技术 ， 2018 ， 61 （ 08 ）： 43 - 47 .
QU S ， LIU J D ， SOONG W Q ， et al . TIG repairing on directionally solidified superalloy DZ125 ［J］. Aviation Welding Technology ， 2018 ， 61 （ 08 ）： 43 - 47 .
Lim L C ， Yi J Z ， Liu N ， et al . Cyclic overagingpreweld heat treatment of Rene 80：effect of solution treatment and end aging temperatures ［J］. Materials Science and Technology ， 2002 ， 18 （ 4 ）： 420 - 428 .
高磊 ， 屈星海 ， 吴一栋 ， 等 . K439B镍基铸造高温合金800 ℃长期时效过程中碳化物演变规律 ［J］. 材料导报 ， 2024 ， 38 （ 15 ）： 23110091
GAO L ， QU X H ， WU Y D ， et al . Evolution of carbides in K439B Nickel-based cast superalloy during long-term aging at 800 ℃ ［J］. Materials Reports ， 2024 ， 38 （ 15 ）： 23110091
孙文 ， 秦学智 ， 郭建亭 ， 等 . 铸造镍基高温合金中初生MC碳化物的退化过程和机理 ［J］. 金属学报 ， 2016 ， 52 （ 04 ）： 455 - 462 .
SUN W ， QIN X Z ， GUO J T ， et al . Degeneration process and mechanism of primary MC carbides in a cast Ni-based superalloy ［J］. Acta Metallurgica Sinica ， 2016 ， 52 （ 04 ）： 455 - 462 .
张雷雷 ， 陈晶阳 ， 汤鑫 ， 等 . K439B铸造高温合金800 ℃长期时效组织与性能演变 ［J］. 金属学报 ， 2023 ， 59 （ 09 ）： 1253 - 1264 .
ZHANG L L ， CHEN J Y ， TANG X ， et al . Evolution of Microstructures and Mechanical Properties of K439B equiaxed superalloy during long-term aging at 800 ℃ ［J］. Acta Metallurgica Sinica ， 2023 ， 59 （ 09 ）： 1253 - 1264 .
谭建伟 ， 朱一 . 高温合金服役和修复过程中的微观组织演变研究 ［J］. 铸造技术 ， 2014 ， 35 （ 09 ）： 1930 - 1932 .
TAN J W ， ZHU Y . Microstructure evolution of high-temperature alloy in process of service and repair ［J］. Foundry Technology ， 2014 ， 35 （ 09 ）： 1930 - 1932 .
Qin X Z ， Guo J T ， Yuan C ， et al . Long-term thermal exposure responses ofthe microstructureand properties of a cast Ni-base superalloy ［J］. Materials Science and Engineering A ， 2012 ， 543 ： 121 - 128 .
冯强 ， 童锦艳 ， 郑运荣 ， 等 . 燃气涡轮叶片的服役损伤与修复 ［J］. 中国材料进展 ， 2012 ， 31 （ 12 ）： 21 - 34+11 .
FENG Q ， TONG J Y ， ZHEN Y R ， et al . Service induced degradation and rejuvenation of gas turbine blades ［J］. Materials China ， 2012 ， 31 （ 12 ）： 21 - 34+11 .
李秋良 ， 周鑫 ， 王学德 ， 等 . DZ125高温合金涡轮叶片的性能恢复热处理 ［J］. 金属热处理 ， 2019 ， 44 （ 05 ）： 72 - 77 .
LI Q L ， ZHOU ， WANG X D ， et al . Performance recovery heat treatment of DZ125 superalloy turbine blade ［J］. Heat Treatment of Metals ， 2019 ， 44 （ 05 ）： 72 - 77 .
张明军 ， 肖程波 ， 胡聘聘 ， 等 . 固溶冷速对CHS-104合金显微组织和高温力学性能的影响 ［J］. 热加工工艺 ， 2013 ， 42 （ 10 ）： 216 - 219+171 .
ZHANG M J ， XIAO C B ， HU P P ， et al . Effect of solution cooling rate on microstructure and high temperature mechanical properties of CHS-104 alloy ［J］. Hot Working Technology ， 2013 ， 42 （ 10 ）： 216 - 219+171 .
吴凯 ， 刘国权 ， 胡本芙 ， 等 . 固溶冷却速度和前处理对新型镍基粉末高温合金组织与显微硬度的影响 ［J］. 稀有金属材料与工程 ， 2012 ， 41 （ 04 ）： 685 - 691 .
WU K ， LIU G Q ， HU B F ， et al . Effect of solution cooling rate and pre-heat treatment on the microstructure and microhardness of a novel type nickel-based P/M superalloy ［J］. Rare Metal Materials and Engineering ， 2012 ， 41 （ 04 ）： 685 - 691 .
编辑部网址： http：//www.71dhj.com http://www.71dhj.com
相关作者
相关机构
公网安备11010802024621