【摘 要】
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Inconel 713LC铸造高温合金具有良好的高温蠕变性能、热疲劳性能和抗氧化性能,多用于制造航空发动机的涡轮转子叶片、导向叶片及其他高温构件。但Inconel 713LC合金的焊接性较差,易产生焊接裂纹,不利于受损构件的焊接修复。因此,本文以航空发动机涡轮转子叶片叶型缺失堆焊修复为研究背景,采用微束等离子弧焊对Inconel713LC高温合金进行堆焊试验,研究分析焊接工艺条件对堆焊接头微观组织
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Inconel 713LC铸造高温合金具有良好的高温蠕变性能、热疲劳性能和抗氧化性能,多用于制造航空发动机的涡轮转子叶片、导向叶片及其他高温构件。但Inconel 713LC合金的焊接性较差,易产生焊接裂纹,不利于受损构件的焊接修复。因此,本文以航空发动机涡轮转子叶片叶型缺失堆焊修复为研究背景,采用微束等离子弧焊对Inconel713LC高温合金进行堆焊试验,研究分析焊接工艺条件对堆焊接头微观组织及焊接热裂纹敏感性的影响,并对焊接接头的力学性能进行试验研究。试验结果表明:（1）Inconel 713LC高温合金铸态母材呈现为枝晶结构。接头堆焊区从近表面区至熔合线区域,晶粒由细小的十字形逐渐生长为交错分布的柱状枝晶和胞状晶;接头熔合线区域元素分布均匀,堆焊区与母材结合良好。热影响区受焊接温度场影响,组织不再呈现为枝晶结构,主要组织为γ-Ni基体,细小的γ′强化相,少量的（γ+γ′）共晶相以及呈链状析出的MC相。（2）Inconel 713LC高温合金堆焊接头的焊接裂纹主要出现于接头热影响区,属于液化裂纹,裂纹沿晶界析出的碳化物和共晶相扩展。导致焊接裂纹形成的主要原因是:受焊接热输入影响,热影响区晶界处体积较大的碳化物和共晶相发生组分液化,Nb、Mo等元素向晶界偏聚,形成液化薄膜,冷却过程中液膜受应力作用撕裂,形成裂纹。（3）试验证明:通过（1）调整焊接工艺参数控制焊接热输入（2）焊接过程施加强制冷却条件,缩短接头高温停留时间（3）使用脉冲电流焊接（4）焊前对母材进行固溶处理,改善母材原始状态的措施,可有效抑制焊接过程中接头热影响区晶界的液化和Nb、Mo等元素的偏析,从而抑制焊接裂纹的产生,获得无缺陷的Inconel 713LC焊接接头。（4）通过等离子弧堆焊修复获得的Inconel 713LC焊缝试样,其力学性能整体能达到接近母材的水平。其中,焊接接头堆焊区硬度低于母材,接头整体硬度过渡平稳,母材和堆焊区结合良好;焊缝拉伸强度接近母材,屈服强度平均为母材的89.6%,而平均抗拉强度达到了母材的91.0%;此外,Inconel 713LC焊缝试样的疲劳性能良好,能与母材保持同一水准,堆焊并未对母材寿命造成显著影响;证明通过等离子弧堆焊对受损的Inconel 713LC高温合金构件进行修复是具有可行性的。
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