权利要求
1.一种时效强化铁
镍基高温合金用焊丝，其特征在于，包括药粉以及用于包裹药粉的焊皮，以质量百分比计，所述药粉的原料包括：Co为30.0%~35.0%，Ni为30.0%~35.0%，Cr为3.0%~6.0%，Al为6.0%~8.0%，Ti为6.0%~8.0%，Nb为3.0%~5.0%，CeO2为1.0%~2.0%，其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝，其特征在于，所述药粉的原料粒度均为100~200目。
3.根据权利要求1所述的一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝，其特征在于，所述焊皮为0Cr20Ni32AlTi钢带，厚度为0.4mm，宽度为7mm。
4.根据权利要求1所述的一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝，其特征在于，所述药粉在焊皮中的填充率控制在18%~21%。
5.一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，以质量百分比计，分别称取以下原料：Co：30.0%~35.0%，Ni：30.0%~35.0%，Cr：3.0%~6.0%，Al：6.0%~8.0%，Ti：6.0%~8.0%，Nb：3.0%~5.0%，CeO2：1.0%~2.0%，其余为Fe;
步骤2，将步骤1称取的原料加热处理，然后烘干、混合，得到药粉;
步骤3，将步骤2制备得到的药粉包裹在焊皮内，进行第一道拉拔工序，所述第一道拉拔工序采用的拉拔模具孔径为2.6mm;
步骤4，第一道拉拔工序完毕后，依次设置若干道拉拔工序，每道拉拔工序所对应的拉拔模具的孔径依次减小，使最终得到的焊丝直径为1.0~1.2mm，制得时效强化铁镍基高温合金用焊丝。
6.根据权利要求5所述的一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，其特征在于，步骤2中，加热处理的温度为200~220℃，加热处理的保温时间为1~2h。
7.根据权利要求5所述的一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，其特征在于，步骤2中，混合时间为1~2h。
8.根据权利要求5所述的一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述焊皮为0Cr20Ni32AlTi钢带，厚度为0.4mm，宽度为7mm。
9.根据权利要求5所述的一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述药粉在焊皮中的填充率控制在18%~21%。
10.一种焊接接头，其特征在于，采用权利要求1-4中任一项所述的时效强化铁镍基高温合金用焊丝焊接形成。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝、制备方法及焊接接头。
背景技术
[0002]由于燃煤电厂的设计使用寿命为30年，这就对所用材料在长期高温运行环境下的组织和性能稳定性提出了严格要求。在燃煤发电机组的发展历程中，高温合金材料一直是机组类型改进与提升的关键要素，其性能水平对机组发展起着决定性作用，而随着机组工作参数值的不断提高，所用材料的影响越来越明显。特别是在先进超超临界机组中，高温合金材料凭借其超高温组织稳定性、抗蠕变持久性、抗氧化腐蚀能力及复杂部件的成型工艺适配性等关键特性，成为保障发电机组全生命周期安全运行的核心要素，并支撑先进超超临界技术向更高蒸汽参数与能源转换效率方向持续突破。
[0003]时效强化铁镍基高温合金是以金属间化合物为沉淀强化相的高温合金，并利用时效强化机制提升性能的高温材料，其核心特点是通过热处理促使基体中析出纳米级强化相，例如γ’相、γ”相或碳化物，从而显著提高材料的高温强度、抗蠕变性和抗氧化性。时效强化铁镍基高温合金在650℃-750℃温度区间内，依然能够维持较高的强度水平，同时还具备良好的加工性能与焊接性能。正因如此，该合金成为燃煤发电机组在应对高温高压蒸汽工况时的理想材料。
[0004]中国专利CN119040613A公开了一种650℃等级
镍铁基高温合金锅炉管熔焊接头及其制备和热处理方法，该技术针对析出强化型镍铁基高温合金进行焊接，主要采用固溶强化型镍基合金ERNiCrCoMo-1焊丝作为焊接材料。但是由于母材是时效强化型，而焊接材料是固溶强化型，这种异种材质的接头，不仅容易在焊接过程中导致应力集中，在服役过程中蠕变性能和疲劳性能也会恶化。因此，在长期服役过程中，这种异种材质接头的高温稳定性存在一定的隐患。
[0005]GH2070P是以时效强化为主的镍铁基时效强化高温合金，该合金在热暴露过程中可形成γ’相，γ’相是时效强化合金的主要强化相。由于GH2070P合金具有良好的高温蠕变性能、抗蒸汽氧化性能和较好的经济性，已成为650℃等级锅炉管道和集箱的主要候选材料。然而针对GH2070P镍铁基时效强化高温合金材料，目前仍缺乏匹配的同质焊接材料。因此，开发同材质匹配的焊接材料是GH2070P高温合金面向先进超超临界机组现场应用的根本保障。
发明内容
[0006]本发明的目的在于解决现有技术中用于先进超超临界机组用GH2070P高温合金缺乏匹配的同质焊接材料的问题，提供一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝、制备方法及焊接接头。
[0007]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提供一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝，包括药粉以及用于包裹药粉的焊皮，以质量百分比计，所述药粉的原料包括：Co为30.0%~35.0%，Ni为30.0%~35.0%，Cr为3.0%~6.0%，Al为6.0%~8.0%，Ti为6.0%~8.0%，Nb为3.0%~5.0%，CeO2为1.0%~2.0%，其余为Fe。
[0008]本发明进一步的改进在于，所述药粉的原料粒度均为100~200目。
[0009]本发明进一步的改进在于，所述焊皮为0Cr20Ni32AlTi钢带，厚度为0.4mm，宽度为7mm。
[0010]本发明进一步的改进在于，所述药粉在焊皮中的填充率控制在18%~21%。
[0011]第二方面，本发明还提供一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以质量百分比计，分别称取以下原料：Co：30.0%~35.0%，Ni：30.0%~35.0%，Cr：3.0%~6.0%，Al：6.0%~8.0%，Ti：6.0%~8.0%，Nb：3.0%~5.0%，CeO2：1.0%~2.0%，其余为Fe;
步骤2，将步骤1称取的原料加热处理，然后烘干、混合，得到药粉;
步骤3，将步骤2制备得到的药粉包裹在焊皮内，进行第一道拉拔工序，所述第一道拉拔工序采用的拉拔模具孔径为2.6mm;
步骤4，第一道拉拔工序完毕后，依次设置若干道拉拔工序，每道拉拔工序所对应的拉拔模具的孔径依次减小，使最终得到的焊丝直径为1.0~1.2mm，制得时效强化铁镍基高温合金用焊丝。
[0012]本发明进一步的改进在于，步骤2中，加热处理的温度为200~220℃，加热处理的保温时间为1~2h。
[0013]本发明进一步的改进在于，步骤2中，混合时间为1~2h。
[0014]本发明进一步的改进在于，步骤3中，所述焊皮为0Cr20Ni32AlTi钢带，厚度为0.4mm，宽度为7mm。
[0015]本发明进一步的改进在于，步骤3中，所述药粉在焊皮中的填充率控制在18%~21%。
[0016]第三方面，本发明还提供一种焊接接头，采用上述时效强化铁镍基高温合金用焊丝焊接形成。
[0017]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝，该焊丝通过添加Al、Ti和Ni元素在时效过程中共同形成细小的γ’-Ni3(Ti,Al)强化相，强化焊缝金属;同时添加Nb元素以稳定γ’-Ni3(Ti,Al)强化相尺寸，并与Ni元素在高温时效下生成少量的γ”-Ni3Nb，γ’-Ni3(Ti,Al)强化相和γ”-Ni3Nb强化相协同作用，综合提高焊缝金属的高温强度。此外，针对焊接过程中的非平衡凝固特点，焊丝中还添加了Co元素以补偿焊缝凝固偏析导致的高温性能下降，并配合
稀土氧化物CeO2有效细化焊缝晶粒，进一步增强焊缝金属的蠕变强度，从而确保了焊丝不仅与机组用高温合金在成分上相匹配，也在性能上达到高度契合。
[0018]进一步的，本发明焊丝适用于650℃等级的先进超超临界A-USC机组用高温合金的焊接。
[0019]进一步的，药粉的原料粒度均为100~200目，能够促进焊接过程中合金元素的均匀过渡，又使药粉在焊皮内分布更加致密，有效减少了成分偏析;同时细颗粒流动性更佳，在拉拔过程中能均匀填充焊皮，提升焊丝的成型稳定性。
[0020]进一步的，药粉在焊皮中的填充率控制在18%~21%，既避免了过高填充导致的焊丝脆性增大和拉拔断裂风险，又防止了过低填充引起的合金元素熔敷量不足的问题。
[0021]本发明提供一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，该制备方法通过对原料加热、烘干，去除原料中的结晶水，有效防止焊接气孔裂纹等缺陷，显著提升焊接工艺的稳定性;然后用0Cr20Ni32AlTi钢带包裹药粉，通过多道模具孔径递减的拉拔工序，强化材料组织并精确控制焊丝直径，最终获得焊缝强度高、韧性好的时效强化铁镍基高温合金用焊丝，满足先进超超临界机组用GH2070P高温合金材料的同质焊接。
附图说明
[0022]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。
[0023]图1为使用实施例2制备的一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝焊接GH2070P试板所得接头的金相组织。
具体实施方式
[0024]为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
[0025]本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的范围，即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
[0026]本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
[0027]本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由……组成”和“主要由……组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。
[0028]本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
[0029]本发明提供了一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝，包括药粉以及用于包裹药粉的焊皮，以质量百分比计，所述药粉的原料包括：Co为30.0%~35.0%，Ni为30.0%~35.0%，Cr为3.0%~6.0%，Al为6.0%~8.0%，Ti为6.0%~8.0%，Nb为3.0%~5.0%，CeO2为1.0%~2.0%，其余为Fe。
[0030]药粉的原料粒度均为100~200目。
[0031]焊皮为0Cr20Ni32AlTi钢带，厚度为0.4mm，宽度为7mm。
[0032]药粉在焊皮中的填充率控制在18%~21%。
[0033]本发明设计的焊丝合金系为Ni-Fe-Cr合金系，首先通过Al、Ti元素的γ’强化+Nb元素的γ”强化效果共同提高焊缝金属的强度，然后配合CeO2细化晶粒、提高焊缝韧性。本发明焊丝的上述优异性能通过所添加的药粉和焊皮合金元素共同作用。
[0034]本发明焊丝中主要合金组分的作用和功能如下：
焊丝中通过药粉添加了一定量的Co元素：Co是一种高温性能较Ni和Cr更加优异的元素，在焊丝中添加Co的目的主要是弥补焊缝由于非平衡凝固导致的高温性能不足。因为焊接过程中冷却速度较快，会引发合金元素在枝晶间显著偏析，造成元素分布的不均匀。这种不均匀性会显著影响后续γ’和γ”强化相的析出和分布。Co元素的添加可以减少上述元素的不均匀现象产生。Co与Fe、Cr和Ni之间焊接性能优异，因此Co的添加也可以避免高Ni焊缝中熔融金属流动性差的问题。
[0035]焊丝中通过药粉和焊皮添加了大量的Ni元素：Ni元素是Ni-Fe-Cr合金系的核心元素。Ni和Fe是整个焊缝合金系中含量最高的两个元素。根据Ni-Fe二元相图可知，两者可以无限固溶，焊接性能优异。此外，Ni是优异的高温合金元素，可以有效提高合金的高温性能。Ni作为fcc结构，韧性较好，可以有效提高焊缝的弯曲韧性。
[0036]焊丝中通过药粉和焊皮添加了大量的Cr元素：首先作为要在650℃以上服役的高温合金焊缝，Cr元素是一种必不可少的元素，Cr既可以通过生成Cr2O3提高焊缝的耐高温性能，又可以固溶于Fe基体中，以置换固溶的方式，通过造成Fe的晶格畸变，提高基体强度。此外，Cr与Fe、Co和Ni之间的焊接性较好，可以保证与母材之间优异的冶金结合。
[0037]焊丝中通过药粉添加了Al和Ti元素：Al和Ti的添加主要是为了形成γ’-Ni3(Al,Ti)强化相。镍铁基合金的高温强度需要强化相来保障。γ’-Ni3(Al,Ti)强化相可以显著提高镍铁基合金的高温强度，并且不会降低太多的韧性。γ’-Ni3(Al,Ti)强化相与镍铁基基体(γ，fcc)的晶格常数相近，在高温下固溶于镍基基体中，而在一定的温度下(时效温度)缓慢析出，其析出过程中与γ基体保持共格关系。弥散析出的细小γ’-Ni3(Al,Ti)强化相能够显著提升合金强度，尤其是在匹配的热处理工艺下，可使合金同时具备优异的强度与韧性。此外，Al也可以形成致密的Al2O3，提高熔覆金属的耐高温性能。但是Al和Ti元素的大量添加不仅会降低焊缝的韧性，也会恶化焊接工艺性能，因此其含量需要严格控制。
[0038]焊丝中通过药粉添加了一定量的Nb：Nb的添加有两个作用，第一个作用是通过与Ni之间形成γ”-Ni3Nb金属间化合物，进一步提高γ基体的强度;第二个作用是稳定γ’主强化相，防止其在高温下的粗化，从而稳定高温性能。由于γ”-Ni3Nb强化相在超过700℃以后会转变为正交结构的δ相，致使强度下降，因此Nb的含量也需要严格控制。
[0039]焊丝中通过药粉添加了
稀土氧化物CeO2：镍铁基焊缝因其单相γ组织特性易形成粗大晶粒，稀土元素的添加可以有效减少焊缝的晶粒尺寸，净化晶界。本发明的焊接材料用于高温下的服役，晶界净化处理可以显著提高其高温蠕变抗力。
[0040]焊丝中通过药粉和焊皮添加了大量的Fe元素：Fe元素的设计与添加首先是为了满足与母材GH2070P高温合金材料的成分匹配。GH2070P材料含有40%左右的Fe元素。相比Ni-Cr合金系，Fe元素添加后形成的Ni-Fe-Cr合金系，在不改变其高温性能的前提下，其成本大大降低，有效减少了战略元素Ni的使用，推广应用价值较高。
[0041]本发明还提供一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以质量百分比计，分别称取以下原料，Co：30.0%~35.0%，Ni：30.0%~35.0%，Cr：3.0%~6.0%，Al：6.0%~8.0%，Ti：6.0%~8.0%，Nb：3.0%~5.0%，CeO2：1.0%~2.0%，其余为Fe;
步骤2，将步骤1称取的原料加热处理，加热处理的温度为200~220℃，加热处理的保温时间为1~2h，然后通过烘干去除原料中的结晶水，并将烘干后的原料混合，混合时间为1~2h，得到药粉;
步骤3，去除焊皮表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在焊皮内，进行第一道拉拔工序，所述第一道拉拔工序采用的拉拔模具孔径为2.6mm;
步骤3中，焊皮为0Cr20Ni32AlTi钢带，厚度为0.4mm，宽度为7mm，药粉在焊皮中的填充率控制在18%~21%;
步骤4，第一道拉拔工序完毕后，依次设置若干道拉拔工序，每道拉拔工序所对应的拉拔模具的孔径依次减小，使最终得到的焊丝直径为1.0~1.2mm，制得时效强化铁镍基高温合金用焊丝。
[0042]本发明还提供一种焊接接头，采用上述时效强化铁镍基高温合金用焊丝焊接形成。
[0043]采用上述时效强化铁镍基高温合金用焊丝焊接所得接头的热处理工艺，包括以下步骤：
步骤S1，对焊接接头进行渗透检测和射线检测，当满足预设检测标准后进行低温固溶处理，温度为1000~1100℃，升温速度为30~50℃/min，保温时间为20~40min，保温结束后对焊接接头进行水冷处理;
步骤S2，对步骤S1中低温固溶处理的焊接接头进行时效处理，时效温度为760~780℃，升温速度为10~30℃/min，保温时间为4~6h，保温结束后对焊接接头进行空冷处理。
[0044]具体的，本发明焊丝进行时效强化铁镍基高温合金的焊接时，试板厚度为20mm。
[0045]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0046]下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料，除非另作说明，都使用常规市售产品，其规格为本领域常规规格。在本发明的说明书以及下述实施例中，如没有特别说明，“%”都表示重量百分比，“份”都表示重量份，比例都表示重量比。
[0047]本发明下述实施例测试使用的GH2070P合金试板，从青海中钛青锻装备制造有限公司采买。
[0048]实施例1
本实施例提供一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以质量百分比计，分别称取以下原料，其中Co为30.0%，Ni为30.0%，Cr为3.0%，Al为6.0%，Ti为6.0%，Nb为3.0%，CeO2为1.0%，其余为Fe;
步骤2，将步骤1称取的原料置于真空加热炉内加热处理，加热处理的温度为200℃，加热处理的保温时间为1h，然后通过烘干去除原料中的结晶水，并将烘干后的原料放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为1h，得到药粉;
步骤3，采用酒精去除0Cr20Ni32AlTi钢带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在0Cr20Ni32AlTi钢带内，进行第一道拉拔工序，第一道拉拔工序采用的拉拔模具孔径为2.6mm;
步骤4，第一道拉拔工序完毕后，依次设置若干道拉拔工序，每道拉拔工序所对应的拉拔模具的孔径依次减小，最终获得直径为1.2mm的焊丝;
步骤5，焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在焊丝真空包装袋内待用。
[0049]采用实施例1制备的时效强化铁镍基高温合金用焊丝焊接GH2070P合金试板，试板厚度为20mm。焊接过程中电弧稳定，飞溅较少，无气孔、裂纹等缺陷。按照NB/T 47013.5-2015《承压设备无损检测 第5部分：渗透检测》规范对上述焊接试板焊缝进行渗透探伤，结果显示探伤质量级别为I级合格。
[0050]上述焊接试板渗透探伤合格后，进行焊后热处理。首先进行低温固溶处理，温度为1000℃，保温时间为20min，升温速度为30℃/min，保温结束后进行水冷处理;接着进行时效处理，时效温度为760℃，保温时间为4h，升温速度为10℃/min，保温结束后进行空冷处理。
[0051]按照NB/T 47013.2《承压设备无损检测 第2部分：射线检测》规范对上述热处理后的焊接试板进行射线探伤，结果显示射线探伤技术等级为AB级，质量级别为I级合格。
[0052]对上述无损检测合格的试板进行金相组织观察、硬度测试和弯曲性能测试，测试结果如下：
(1)按照DL/T 2054《电力建设焊接接头金相检验与评定技术导则》规定进行金相组织观察，焊缝金属呈现树枝晶形貌，焊缝与两侧母材熔合较好;
(2)按照GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》、GB/T2654-2008《焊接接头硬度试验方法》规定对焊接接头进行布氏硬度测试。结果显示，焊缝硬度为305HBW，热影响区硬度为315HBW，母材硬度为298HBW。
[0053](3)按照GB/T 232-2024《金属材料 弯曲试验方法》、NB/T 47014-2023《承压设备焊接工艺评定》对上述焊接接头进行弯曲试验。结果表明接头在弯芯直径60mm的压头作用下弯曲180°未发生开裂。
[0054]实施例2
本实施例提供一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以质量百分比计，分别称取以下原料，其中Co为35.0%，Ni为35.0%，Cr为6.0%，Al为8.0%，Ti为8.0%，Nb为5.0%，CeO2为2.0%，其余为Fe;
步骤2，将步骤1称取的原料置于真空加热炉内加热处理，加热处理的温度为220℃，加热处理的保温时间为2h，然后通过烘干去除原料中的结晶水，并将烘干后的原料放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为2h，得到药粉;
步骤3，采用酒精去除0Cr20Ni32AlTi钢带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在0Cr20Ni32AlTi钢带内，进行第一道拉拔工序，第一道拉拔工序采用的拉拔模具孔径为2.6mm;
步骤4，第一道拉拔工序完毕后，依次设置若干道拉拔工序，每道拉拔工序所对应的拉拔模具的孔径依次减小，最终获得直径为1.2mm的焊丝;
步骤5，焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在焊丝真空包装袋内待用。
[0055]采用实施例2制备的时效强化铁镍基高温合金用焊丝焊接GH2070P合金试板，试板厚度为20mm。焊接过程中电弧稳定，飞溅较少，无气孔、裂纹等缺陷。按照NB/T 47013.5-2015《承压设备无损检测 第5部分：渗透检测》规范对上述焊接试板焊缝进行渗透探伤，结果显示探伤质量级别为I级合格。
[0056]上述焊接试板渗透探伤合格后，进行焊后热处理。首先进行低温固溶处理，温度为1100℃，保温时间为40min，升温速度为50℃/min，保温结束后进行水冷处理;接着进行时效处理，时效温度为780℃，保温时间为6h，升温速度为30℃/min，保温结束后进行空冷处理。
[0057]按照NB/T 47013.2《承压设备无损检测 第2部分：射线检测》规范对上述热处理后的焊接试板进行射线探伤，结果显示射线探伤技术等级为AB级，质量级别为I级合格。
[0058]对上述无损检测合格的试板进行金相组织观察、硬度测试和弯曲性能测试，测试结果如下：
(1)按照DL/T 2054《电力建设焊接接头金相检验与评定技术导则》规定进行金相组织观察，从图1中可以看出，焊缝金属呈现树枝晶形貌，焊缝与两侧母材之间融合线清晰，结合良好;
(2)按照GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》、GB/T2654-2008《焊接接头硬度试验方法》规定对焊接接头进行布氏硬度测试。结果显示，焊缝硬度为312HBW，热影响区硬度为315HBW，母材硬度为308HBW。
[0059](3)按照GB/T 232-2024《金属材料 弯曲试验方法》、NB/T 47014-2023《承压设备焊接工艺评定》对上述焊接接头进行弯曲试验。结果表明接头在弯芯直径60mm的压头作用下弯曲180°未发生开裂。
[0060]实施例3
本实施例提供一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以质量百分比计，分别称取以下原料，其中Co为33.0%，Ni为33.0%，Cr为4.5%，Al为7.0%，Ti为7.0%，Nb为4.0%，CeO2为1.5%，其余为Fe;
步骤2，将步骤1称取的原料置于真空加热炉内加热处理，加热处理的温度为210℃，加热处理的保温时间为1.5h，然后通过烘干去除原料中的结晶水，并将烘干后的原料放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为1.5h，得到药粉;
步骤3，采用酒精去除0Cr20Ni32AlTi钢带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在0Cr20Ni32AlTi钢带内，进行第一道拉拔工序，第一道拉拔工序采用的拉拔模具孔径为2.6mm;
步骤4，第一道拉拔工序完毕后，依次设置若干道拉拔工序，每道拉拔工序所对应的拉拔模具的孔径依次减小，最终获得直径为1.2mm的焊丝;
步骤5，焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在焊丝真空包装袋内待用。
[0061]采用实施例3制备的时效强化铁镍基高温合金用焊丝焊接GH2070P合金试板，试板厚度为20mm。焊接过程中电弧稳定，飞溅较少，无气孔、裂纹等缺陷。按照NB/T 47013.5-2015《承压设备无损检测 第5部分：渗透检测》规范对上述焊接试板焊缝进行渗透探伤，结果显示探伤质量级别为I级合格。
[0062]上述焊接试板渗透探伤合格后，进行焊后热处理。首先进行低温固溶处理，温度为1050℃，保温时间为30min，升温速度为40℃/min，保温结束后进行水冷处理;接着进行时效处理，时效温度为770℃，保温时间为5h，升温速度为20℃/min，保温结束后进行空冷处理。
[0063]按照NB/T 47013.2《承压设备无损检测 第2部分：射线检测》规范对上述热处理后的焊接试板进行射线探伤，结果显示射线探伤技术等级为AB级，质量级别为I级合格。
[0064]对上述无损检测合格的试板进行金相组织观察、硬度测试和弯曲性能测试，测试结果如下：
(1)按照DL/T 2054《电力建设焊接接头金相检验与评定技术导则》规定进行金相组织观察，焊缝金属呈现树枝晶形貌，焊缝与两侧母材熔合较好;
(2)按照GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》、GB/T2654-2008《焊接接头硬度试验方法》规定对焊接接头进行布氏硬度测试。结果显示，焊缝硬度为308HBW，热影响区硬度为311HBW，母材硬度为302HBW。
[0065](3)按照GB/T 232-2024《金属材料 弯曲试验方法》、NB/T 47014-2023《承压设备焊接工艺评定》对上述焊接接头进行弯曲试验。结果表明接头在弯芯直径60mm的压头作用下弯曲180°未发生开裂。
[0066]实施例4
本实施例提供一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以质量百分比计，分别称取以下原料，其中Co为32.0%，Ni为32.0%，Cr为3.2%，Al为6.8%，Ti为6.8%，Nb为3.5%，CeO2为1.2%，其余为Fe;
步骤2，将步骤1称取的原料置于真空加热炉内加热处理，加热处理的温度为215℃，加热处理的保温时间为1.2h，然后通过烘干去除原料中的结晶水，并将烘干后的原料放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为1.2h，得到药粉;
步骤3，采用酒精去除0Cr20Ni32AlTi钢带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在0Cr20Ni32AlTi钢带内，进行第一道拉拔工序，第一道拉拔工序采用的拉拔模具孔径为2.6mm;
步骤4，第一道拉拔工序完毕后，依次设置若干道拉拔工序，每道拉拔工序所对应的拉拔模具的孔径依次减小，最终获得直径为1.2mm的焊丝;
步骤5，焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在焊丝真空包装袋内待用。
[0067]采用实施例4制备的时效强化铁镍基高温合金用焊丝焊接GH2070P合金试板，试板厚度为20mm。焊接过程中电弧稳定，飞溅较少，无气孔、裂纹等缺陷。按照NB/T 47013.5-2015《承压设备无损检测 第5部分：渗透检测》规范对上述焊接试板焊缝进行渗透探伤，结果显示探伤质量级别为I级合格。
[0068]上述焊接试板渗透探伤合格后，进行焊后热处理。首先进行低温固溶处理，温度为1060℃，保温时间为25min，升温速度为35℃/min，保温结束后进行水冷处理;接着进行时效处理，时效温度为775℃，保温时间为4.5h，升温速度为25℃/min，保温结束后进行空冷处理。
[0069]按照NB/T 47013.2《承压设备无损检测 第2部分：射线检测》规范对上述热处理后的焊接试板进行射线探伤，结果显示射线探伤技术等级为AB级，质量级别为I级合格。
[0070]对上述无损检测合格的试板进行金相组织观察、硬度测试和弯曲性能测试，测试结果如下：
(1)按照DL/T 2054《电力建设焊接接头金相检验与评定技术导则》规定进行金相组织观察，焊缝金属呈现树枝晶形貌，焊缝与两侧母材熔合较好;
(2)按照GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》、GB/T2654-2008《焊接接头硬度试验方法》规定对焊接接头进行布氏硬度测试。结果显示，焊缝硬度为303HBW，热影响区硬度为306HBW，母材硬度为300HBW。
[0071](3)按照GB/T 232-2024《金属材料 弯曲试验方法》、NB/T 47014-2023《承压设备焊接工艺评定》对上述焊接接头进行弯曲试验。结果表明接头在弯芯直径60mm的压头作用下弯曲180°未发生开裂。
[0072]实施例5
本实施例提供一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以质量百分比计，分别称取以下原料，其中Co为34.0%，Ni为34.0%，Cr为4.5%，Al为7.5%，Ti为7.5%，Nb为4.5%，CeO2为1.4%，其余为Fe，以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2，将步骤1称取的原料置于真空加热炉内加热处理，加热处理的温度为211℃，加热处理的保温时间为1.9h，然后通过烘干去除原料中的结晶水，并将烘干后的原料放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为1.9h，得到药粉;
步骤3，采用酒精去除0Cr20Ni32AlTi钢带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在0Cr20Ni32AlTi钢带内，进行第一道拉拔工序，第一道拉拔工序采用的拉拔模具孔径为2.6mm;
步骤4，第一道拉拔工序完毕后，依次设置若干道拉拔工序，每道拉拔工序所对应的拉拔模具的孔径依次减小，最终获得直径为1.2mm的焊丝;
步骤5，焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在焊丝真空包装袋内待用。
[0073]采用实施例5制备的时效强化铁镍基高温合金用焊丝焊接GH2070P合金试板，试板厚度为20mm。焊接过程中电弧稳定，飞溅较少，无气孔、裂纹等缺陷。按照NB/T 47013.5-2015《承压设备无损检测 第5部分：渗透检测》规范对上述焊接试板焊缝进行渗透探伤，结果显示探伤质量级别为I级合格。
[0074]上述焊接试板渗透探伤合格后，进行焊后热处理。首先进行低温固溶处理，温度为1010℃，保温时间为35min，升温速度为45℃/min，保温结束后进行水冷处理;接着进行时效处理，时效温度为772℃，保温时间为5.2h，升温速度为24℃/min，保温结束后进行空冷处理。
[0075]按照NB/T 47013.2《承压设备无损检测 第2部分：射线检测》规范对上述热处理后的焊接试板进行射线探伤，结果显示射线探伤技术等级为AB级，质量级别为I级合格。
[0076]对上述无损检测合格的试板进行金相组织观察、硬度测试和弯曲性能测试，测试结果如下：
(1)按照DL/T 2054《电力建设焊接接头金相检验与评定技术导则》规定进行金相组织观察，焊缝金属呈现树枝晶形貌，焊缝与两侧母材熔合较好;
(2)按照GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》、GB/T2654-2008《焊接接头硬度试验方法》规定对焊接接头进行布氏硬度测试。结果显示，焊缝硬度为305HBW，热影响区硬度为308HBW，母材硬度为299HBW。
[0077](3)按照GB/T 232-2024《金属材料 弯曲试验方法》、NB/T 47014-2023《承压设备焊接工艺评定》对上述焊接接头进行弯曲试验。结果表明接头在弯芯直径60mm的压头作用下弯曲180°未发生开裂。
[0078]实施例6
本实施例提供一种时效强化铁镍基高温合金用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以质量百分比计，分别称取以下原料，其中Co为31%，Ni为31%，Cr为5.8%，Al为7.9%，Ti为7.8%，Nb为3.2%，CeO2为1.8%，其余为Fe，以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2，将步骤1称取的原料置于真空加热炉内加热处理，加热处理的温度为218℃，加热处理的保温时间为1.3h，然后通过烘干去除原料中的结晶水，并将烘干后的原料放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为1.3h，得到药粉;
步骤3，采用酒精去除0Cr20Ni32AlTi钢带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在0Cr20Ni32AlTi钢带内，进行第一道拉拔工序，第一道拉拔工序采用的拉拔模具孔径为2.6mm;
步骤4，第一道拉拔工序完毕后，依次设置若干道拉拔工序，每道拉拔工序所对应的拉拔模具的孔径依次减小，最终获得直径为1.2mm的焊丝;
步骤5，焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在焊丝真空包装袋内待用。
[0079]采用实施例6制备的时效强化铁镍基高温合金用焊丝焊接GH2070P合金试板，试板厚度为20mm。焊接过程中电弧稳定，飞溅较少，无气孔、裂纹等缺陷。按照NB/T 47013.5-2015《承压设备无损检测 第5部分：渗透检测》规范对上述焊接试板焊缝进行渗透探伤，结果显示探伤质量级别为I级合格。
[0080]上述焊接试板渗透探伤合格后，进行焊后热处理。首先进行低温固溶处理，温度为1090℃，保温时间为38min，升温速度为32℃/min，保温结束后进行水冷处理;接着进行时效处理，时效温度为765℃，保温时间为5.8h，升温速度为12℃/min，保温结束后进行空冷处理。
[0081]按照NB/T 47013.2《承压设备无损检测 第2部分：射线检测》规范对上述热处理后的焊接试板进行射线探伤，结果显示射线探伤技术等级为AB级，质量级别为I级合格。
[0082]对上述无损检测合格的试板进行金相组织观察、硬度测试和弯曲性能测试，测试结果如下：
(1)按照DL/T 2054《电力建设焊接接头金相检验与评定技术导则》规定进行金相组织观察，焊缝金属呈现树枝晶形貌，焊缝与两侧母材熔合较好;
(2)按照GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》、GB/T2654-2008《焊接接头硬度试验方法》规定对焊接接头进行布氏硬度测试。结果显示，焊缝硬度为301HBW，热影响区硬度为307HBW，母材硬度为303HBW。
[0083](3)按照GB/T 232-2024《金属材料 弯曲试验方法》、NB/T 47014-2023《承压设备焊接工艺评定》对上述焊接接头进行弯曲试验。结果表明接头在弯芯直径60mm的压头作用下弯曲180°未发生开裂。
[0084]以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
说明书附图(1)
声明：
“时效强化铁镍基高温合金用焊丝、制备方法及焊接接头” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：西安热工研究院有限公司, 华能（浙江）能源开发有限公司玉环分公司, 华能（浙江）能源开发有限公司, 西安理工大学
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