一种缆式焊丝及制备高熵合金零件的方法技术

本发明专利技术提供了一种缆式焊丝，用于高熵合金制备领域，包括一根中心焊丝与若干根环绕焊丝,若干根所述环绕焊丝螺旋旋绕所述中心焊丝绞合，且各相邻所述环绕焊丝相切连接；所述环绕焊丝的直径不大于所述中心焊丝的直径,且所述环绕焊丝至少为3根，所述环绕焊丝与所述中心焊丝按照高熵合金的配方选择原料，所述原料包括金属丝，还提供了用所述缆式焊丝制备高熵合金零件的方法。本发明专利技术解决现有技术存在的成本高，制备效率低，合金成分调节不方便，化学成分和组织不均匀，易产生气孔、裂纹、夹渣、空隙及缩孔等缺陷等问题。

A Cable Welding Wire and Method of Preparing High Entropy Alloy Parts

【技术实现步骤摘要】
一种缆式焊丝及制备高熵合金零件的方法
本专利技术涉及高熵合金焊接增材领域，具体而言，涉及一种缆式焊丝及制备高熵合金零件的方法。
技术介绍
高熵合金作为一种全新的合金设计理念，具有许多传统合金所没有的结构特性和性能。高熵合金根据研究和应用领域的不同，可选择不同的制备方法。高熵合金目前多以块体和薄膜两种形态制备。对于块体多主元合金，目前最常使用的方法是真空电弧熔炼、真空电磁感应熔炼、粉末冶金、机械合金化、选择性激光熔化等方法。经过海量检索，发现现有技术中的焊丝如公开号为EP0864394A1公开的一种焊丝，其能够提高焊接金属与焊丝表面之间的润湿性，从而在焊丝的电阻焊接中提供优异的可拉伸性和可焊性。将金属丝浸入碱金属硫化物或硫化铵的水溶液中，在表面上生成硫化铁(FeS2或FeS)，从而在所得到的金属丝的电阻焊接中提高焊接金属对金属丝表面的润湿性。通过X射线光电子能谱测定的值，硫化铁中的S优选以0.1-20原子％的量存在。除了硫化铁之外，可以在线表面上产生具有Mn，Ti，Cu，Cr，Ni，Al或Zn元素的S的硫化物。或如公开号为US20020037420A1公开的一种焊丝，包括电镀或未覆盖的实心焊丝和用于碳钢或不锈钢的药芯焊丝，其中一种或多种烃化合物选自饱和或不饱和烃化合物，其具有5种在12个碳原子和直链或支链结构上，具有环状结构的烃化合物沉积在线表面上。润滑油和/或润滑颗粒通过一种或多种烃化合物与金属丝表面化学结合。沉积在金属丝表面上的烃化合物和润滑油和/或润滑颗粒的总量为每10kg金属丝0.1至5g。或如公开号为CN1035420C公开的一种焊丝，是一种焊接材料，用于焊接工艺。本专利技术的技术方案是：钢质裸焊丝外镀有一起阳极保护作用，由锰或锰合金组成的镀锰层，它有别于传统的镀铜焊丝中铜的电极电位比铁高的阴极保护镀层。它可有效的提高焊丝的抗蚀性，从而延长其保存期，可用于机械制造、造船、锅炉及汽车制造等行业的埋弧焊及二氧化碳气体保护焊。综上所述，真空电弧熔炼技术是研究者使用最多的方法，利用电弧放电加热熔化金属，熔炼结束后再使金属液在水冷铜模内冷却凝固成型。该方法熔炼温度较高，可熔炼熔点较高的合金，并且对于易挥发杂质和某些气体的去除具有良好的效果。但是该方法存在许多缺点，首先，低熔点元素易于挥发，导致很难控制元素的烧失率，使得最终元素含量与设计的元素含量相差很大；其次，坩埚的大小限制了高熵合金的大规模制备，制备的合金铸锭尺寸较小，通只适用于合金组织性能的初步检测分析，不适合工业化生产；最后，每次熔炼需要数小时，且需要经过多次熔炼才能混合均匀。真空感应熔炼可以一次性熔炼较多合金，但是在凝固过程中，铸态合金容易出现内应力大、成分偏析以及缩孔等缺陷；其次，无法熔炼高熔点的合金，由于高熵合金主元元素选取中一般会包含一种甚至多种高熔点元素，限制了其适用范围。粉末冶金技术也是使用较多的一种制备高熵合金的方法，该方法能够消除合金元素偏析，具有组织均匀、晶粒细小、材料利用率较高等优点，但是合金中存在一些夹渣物和热诱导孔洞等缺陷，影响了力学性能。机械合金化法制备的高熵合金具有结构稳定、成分均匀的特点，各种力学性能都要优于传统的熔炼方法。但是由于制备出来的产品为粉末状态，需要选择适当的方法使其进一步固结为块体；熔点越高的元素，所需要的研磨时间越长，制备效率低；合金粉末在球磨过程中，将不可避免地受到污染，会改变合金的相组成和结构，降低合金的塑性和韧性。选择性激光熔化是近十几年来快速发展的一种技术。该方法的优点是金属零件致密度高，屈服强度和抗拉强度高，具有较高的延伸率，能够制造复杂精密零件，然而工艺较复杂，成型速度较低，成本高，难以应用于大规模制造。
技术实现思路
本专利技术提出了一种缆式焊丝及制备高熵合金零件的方法以解决所述问题，为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种缆式焊丝，用于高熵合金制备领域，包括一根中心焊丝与若干根环绕焊丝,若干根所述环绕焊丝螺旋旋绕所述中心焊丝绞合，且各相邻所述环绕焊丝相切连接；所述环绕焊丝的直径不大于所述中心焊丝的直径,且所述环绕焊丝至少为3根，所述环绕焊丝与所述中心焊丝按照高熵合金的配方选择原料，所述原料包括金属丝。进一步地，所述高熵合金，包括5种以上主要合金元素，不多于15种次要合金元素，且每种主要合金元素的原子百分含量为5％或以上，每种次要合金元素的原子百分含量为5％或以下。进一步地，所述金属丝包括单质金属丝以及合金金属丝。一种利用所述缆式焊丝制备高熵合金的方法，包括如下步骤：Ⅰ)将高熵合金组成元素的金属丝作为缆式焊丝的中心焊丝或环绕焊丝，通过改变环绕焊丝的直径、数量以及中心焊丝的直径，使缆式焊丝成分满足高熵合金的成分配比；Ⅱ)依据高熵合金的结构设计热源的行走路径，并选择堆焊起始点；Ⅲ)在堆焊前对金属基体待堆焊表面进行打磨和清洗，将打磨和清洗后的金属基体用焊接工装夹具固定；Ⅳ)堆焊开始后，热源将所述缆式焊丝熔化并沿着设定路径行走一次，随后凝固成型；Ⅴ)根据单次堆焊的厚度，改变热源与堆焊件间的高度，使之与设定值保持一致，随后继续堆焊下一次；Ⅵ)重复步骤Ⅳ)和Ⅴ)，直至完成所设定的堆焊次数，得到所述高熵合金。进一步地，所述热源为高温电弧。进一步地，所述步骤Ⅲ)中堆焊开始后，热源移动时同时释放保护气体。本专利技术所取得的有益技术效果是：1、解决现有技术存在的成本高，制备效率低，合金成分调节不方便，化学成分和组织不均匀，易产生气孔、裂纹、夹渣、空隙及缩孔等缺陷等问题。2、缆式焊丝融化时，环绕焊丝将会发生逆焊丝缠绕方向的位移，从而使熔滴发生了旋转，形成了独特的旋转熔滴过渡形式，这有利于溶池中冶金反应的充分进行以及气泡的溢出，减少了沉积件中的冶金缺陷，从而提高了高熵合金的综合性能。3、与传统的制造方法相比，本专利技术提出的利用缆式焊丝协同增材制造制备高熵合金的方法有制备工艺简单，生产周期短等优点。附图说明从以下结合附图的描述可以进一步理解本专利技术。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。图1是本专利技术实施例之一中使用缆式焊丝制备高熵合金零件的示意图；图2是本专利技术实施例之一中一种缆式焊丝的结构示意图。图3是本专利技术实施例之一中一种缆式焊丝的结构示意图。附图标记说明：1-熔化极氩弧焊焊抢；2-缆式焊丝；3-堆焊件；4-基板；5-氩气保护气。具体实施方式为了使得本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本专利技术进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本专利技术的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种缆式焊丝，用于高熵合金制备领域，其特征在于，包括一根中心焊丝与若干根环绕焊丝,若干根所述环绕焊丝螺旋旋绕所述中心焊丝绞合，且各相邻所述环绕焊丝相切连接；所述环绕焊丝的直径不大于所述中心焊丝的直径,且所述环绕焊丝至少为3根，所述环绕焊丝与所述中心焊丝按照高熵合金的配方选择原料，所述原料包括金属丝。

【技术特征摘要】
1.一种缆式焊丝，用于高熵合金制备领域，其特征在于，包括一根中心焊丝与若干根环绕焊丝,若干根所述环绕焊丝螺旋旋绕所述中心焊丝绞合，且各相邻所述环绕焊丝相切连接；所述环绕焊丝的直径不大于所述中心焊丝的直径,且所述环绕焊丝至少为3根，所述环绕焊丝与所述中心焊丝按照高熵合金的配方选择原料，所述原料包括金属丝。2.如权利要求1所述的一种缆式焊丝，其特征在于，所述高熵合金，包括5种以上主要合金元素，不多于15种次要合金元素，且每种主要合金元素的原子百分含量为5％或以上，每种次要合金元素的原子百分含量为5％或以下。3.如前述权利要求之一所述的一种缆式焊丝，其特征在于，所述金属丝包括单质金属丝以及合金金属丝。4.一种利用如前述权利要求1-3任一项所述缆式焊丝制备高熵合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：Ⅰ)将高熵合金组成元...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峯，王凯，梁少兵，林惠娴，王钰，魏宏兵，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44