一种含Al、Ti元素高温合金焊材退火用三元防氧化涂料及其制备方法和应用与流程

本发明属于焊接材料制造，具体地，本发明涉及一种含al、ti元素高温合金焊材退火用三元防氧化涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、焊接作为一门独立的学科，已广泛应用于航空航天、核工业、汽车、机械制造等行业，在国民经济发展中扮演者重要的角色，而焊接的实现离不开焊材，对于需要经过焊接而成的结构件来说，焊接和焊材在其中起到了“针线”的作用。对于航空发动机和燃气轮机的一些受热和承载的部件，比如燃烧室的火焰筒，机匣、加力燃烧室的隔热屏、支板、尾喷口调节片等等，都需要采用焊接技术将其连接为一个整体。

2、而焊材作为“线”更是不可或缺的一部分，一般采用高温合金焊材焊接用于高温环境下服役的热端部件。对于某一高温合金能否进行焊接，要分析和研究其可焊性，焊接工艺过程简单且焊接接头性能好，则称该焊材的焊接性良好。而焊接性的好坏除受高温合金焊材本身成分的影响外，焊材的质量尤其是表面氧、氮等气体元素含量对焊接工程和焊接接头质量起着至关重要的作用，因此在焊材的制备过程中应尽可能降低焊材本身的氧、氮等气体含量，避免在焊接时形成氧化物、氮化物等，进而降低接头组织中气孔、裂纹等的产生倾向，从而保持焊接接头的强度、塑性和韧性达到服役环境要求。

3、通常，高温合金焊材的制备工艺是冶炼→锻造→热轧→退火热处理→冷拔→退火热处理→……→冷拔→退火热处理→轻拉成品焊材。热轧后一般得到φ8mm～10mm较粗规格的中间坯料，通过对粗规格的中间坯料在无保护气氛下的退火热处理后进行冷拔等工序，但是由于此时中间坯料的规格较粗(直径≥φ5mm～6mm)不能采用保护气氛进行连续退火热处理。因此需要在无保护气氛的环境下进行退火热处理。而高温合金的退火热处理温度较高(在γ′相回熔温度上下20℃左右，即固溶热处理温度在1000℃～1200℃)，极易在表面产生氧化层，尤其是含al、ti元素的高温合金还会产生内氧化层，该氧化层厚度较深，有时甚至达到1mm～2mm，在后续的加工过程中极难完全去除，甚至在后续中间热处理过程中会导致内氧化层的加深。并且在拔制过程中润滑油和润滑粉会嵌入氧化层，进而增加成品焊材的o、n等气体元素含量超标，严重影响焊材的焊接性能。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明实施例提出一种含al、ti元素高温合金焊材退火用三元防氧化涂料及其制备方法和应用。

2、第一方面，本发明实施例提出了一种含al、ti元素高温合金焊材退火用三元防氧化涂料，所述三元防氧化涂料的组分包括sic、al2o3和b2o3，其质量比为(1.5～2.5):(2.8～3.5):1。

3、本发明实施例通过将sic、al2o3与b2o3相复合作为防氧化涂料，其可以在无保护气氛的高温热处理环境下在高温合金表面形成致密的玻璃釉层，从而可以避免空气中的氧、氮等气体元素与高温合金发生反应，并防止了高温合金焊材在退火热处理过程中产生表面氧化和内氧化层，进而可以制备出高质量的高温合金焊材，提高了焊接效率和焊接结构件的质量，对于国民经济的发展起到至关重要的促进作用。

4、进一步地，所述sic、所述al2o3与所述b2o3的质量比优选为2:3:1。

5、第二方面，本发明实施例还提出了如第一方面所述的三元防氧化涂料的制备方法，包括如下步骤：将sic、al2o3与b2o3按比例混合均匀，即得所述三元防氧化涂料。

6、前述针对含al、ti元素高温合金焊材退火用三元防氧化涂料所描述的特征和优点，同样适用于三元防氧化涂料的制备方法，在此不再赘述。

7、第三方面，本发明实施例还提出了如第一方面所述的三元防氧化涂料在制备含al、ti元素高温合金焊材中的应用，包括如下步骤：

8、(1)将三元防氧化涂料加入水中，得到防氧化浆料；

9、(2)将含al、ti元素高温合金坯料浸泡在所述防氧化浆料中，随后再将涂覆有所述防氧化浆料的含al、ti元素高温合金坯料进行烘烤处理，得到涂覆有防氧化涂层的含al、ti元素高温合金坯料；

10、(3)对所述涂覆有防氧化涂层的含al、ti元素高温合金坯料进行退火热处理，最后再经快速水冷，获得含al、ti元素高温合金焊材。

11、本发明实施例通过在含al、ti元素高温合金坯料表面涂覆防氧化涂料，可以防止高温合金坯料在退火热处理过程中产生表面氧化和内氧化层，进而可以制备出高质量的高温合金焊材，提高了焊接效率和焊接结构件的质量，具有较高的经济价值；且该使用方法实施工艺简单，技术难度低，易操作，原料成本低廉，适于工业化应用。

12、在一些实施例中，所述含al、ti元素高温合金坯料是通过将含al、ti元素高温合金的组分依次进行熔炼、锻造、热轧，制得。

13、在一些实施例中，所述含al、ti元素高温合金坯料与所述防氧化浆料中的三元防氧化涂料的质量比为1:(0.5～1.5)。

14、在一些实施例中，所述浸泡的时间为5min～20min。

15、在一些实施例中，所述烘烤处理的温度为100℃～500℃，烘烤时间为2h～6h。

16、在一些实施例中，所述防氧化涂层的厚度为1mm～5mm。

17、在一些实施例中，所述退火热处理时，装炉温度为400℃～800℃，退火时间为0.5h～2.5h。

技术特征：

1.一种含al、ti元素高温合金焊材退火用三元防氧化涂料，其特征在于，所述三元防氧化涂料的组分包括sic、al2o3和b2o3，其质量比为(1.5～2.5):(2.8～3.5):1。

2.根据权利要求1所述的三元防氧化涂料，其特征在于，所述sic、所述al2o3与所述b2o3的质量比为2:3:1。

3.一种如权利要求1或2所述的三元防氧化涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将sic、al2o3与b2o3按比例混合均匀，即得所述三元防氧化涂料。

4.一种如权利要求1或2所述的三元防氧化涂料在制备含al、ti元素高温合金焊材中的应用，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述含al、ti元素高温合金坯料是通过将含al、ti元素高温合金的组分依次进行熔炼、锻造、热轧，制得。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述含al、ti元素高温合金坯料与所述防氧化浆料中的三元防氧化涂料的质量比为1:(0.5～1.5)。

7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述浸泡的时间为5min～20min。

8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述烘烤处理的温度为100℃～500℃，烘烤时间为2h～6h。

9.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述防氧化涂层的厚度为1mm～5mm。

10.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述退火热处理时，装炉温度为400℃～800℃，退火时间为0.5h～2.5h。

技术总结本发明提出一种含Al、Ti元素高温合金焊材退火用三元防氧化涂料及其制备方法和应用，所述三元防氧化涂料的组分包括SiC、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;，其质量比为(1.5～2.5):(2.8～3.5):1。本发明通过将SiC、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;与B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;相复合作为防氧化涂料，其可以在无保护气氛的高温热处理环境下在高温合金表面形成致密的玻璃釉层，进而可以防止高温合金在退火热处理过程中产生表面氧化和内氧化层，以获得高质量的高温合金焊材，提高焊接效率和焊接结构件的质量，具有较高的经济价值。技术研发人员：余志勇,李慧威,刘伟,文新理,于梦圆,魏然,李国超,刘立静受保护的技术使用者：中国联合重型燃气轮机技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9