This paper describes a general method to produce welding filler materials with enhanced grain refinement, which can be used to prepare welding objects with hot cracking resistance. Some variants provide a welding filler material comprising a functionalized metal containing powder, wherein the functionalized metal containing powder comprises a metal or metal alloy particle and a plurality of nanoparticles arranged on the surface of the metal or metal alloy particle, and wherein the nanoparticles are spread over the welding filler material and consolidated in a three-dimensional structure. The welding object comprises a welding filler material, which comprises a powder containing a functional metal, so that the welding object can be free of hot cracks. Other variants provide methods for preparing weld filler materials. As a non limiting example, this method has been successfully proved by adding zirconium based nano particle grain refiner to the welding precursor material of aluminum alloy Al 7075.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米粒子复合焊接填充材料、及其生产方法优先权数据本国际专利申请要求2017年2月1日提交的美国临时专利申请号62/452,988和2018年1月25日提交的美国专利申请号15/880,452的优先权,这些专利中的每一个特此通过引用并入本文。
本专利技术整体涉及焊条或其他焊接材料,以及它们的制造和使用方法。
技术介绍
焊接是一种通过引起熔合来连接材料(通常是金属或热塑性塑料)的制造工艺。典型地,将基体金属熔化并将填充材料添加到接头中以形成熔融材料池(熔池),其冷却以形成接头。压力也可以与热结合使用,或者单独使用,以产生焊缝。一些已知的焊接方法包括氧乙炔焊接;屏蔽金属电弧焊接(也称为焊条焊接或电焊),其使用缓慢熔化的电极;钨、惰性气体(TIG)焊接,其使用非自耗钨电极来产生焊缝;金属、惰性气体(MIG)焊接,其使用送丝枪,该送丝枪以可调速度送丝,并在焊接熔池上流动惰性气体以防止大气污染;埋弧焊,其使用自耗电极和颗粒状可熔焊剂覆盖层(焊剂屏蔽焊缝从而不受大气影响);电渣焊,一种用于垂直位置中较厚材料的单道焊接工艺;电阻焊,一种其中通过材料的电阻产生热量以形成焊缝的焊接工艺;激光焊接,一种用于通过使用激光连接多块金属的焊接技术;以及电子束焊接,一种其中一束高速电子被施加到两个有待连接的材料的熔焊工艺。还存在固态焊接工艺,如摩擦焊接,其中金属不熔化。摩擦搅拌焊接是一种固态连接工艺,其使用非自耗工具来连接两个面对件而不熔化材料。通过旋转工具与材料之间的摩擦产生热量,这导致焊接工具附近的软化区域。当 ...
【技术保护点】
1.一种包含官能化含金属的粉末的焊接填充材料,其中所述官能化含金属的粉末包含金属或金属合金粒子和化学和/或物理地设置在所述金属或金属合金粒子表面上的多个纳米粒子,并且其中所述纳米粒子遍及所述焊接填充材料以三维构造固结。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170201 US 62/452,988;20180125 US 15/880,4521.一种包含官能化含金属的粉末的焊接填充材料,其中所述官能化含金属的粉末包含金属或金属合金粒子和化学和/或物理地设置在所述金属或金属合金粒子表面上的多个纳米粒子,并且其中所述纳米粒子遍及所述焊接填充材料以三维构造固结。
2.如权利要求1所述的焊接填充材料,其中所述金属或金属合金粒子含有选自下组的元素,该组由以下组成:Al、Mg、Ni、Fe、Cu、Ti、V、Si、及其组合,并且其中所述金属或金属合金粒子任选地含有一种或多种另外的合金化元素。
3.如权利要求1所述的焊接填充材料,其中所述金属或金属合金粒子包括选自2000系列铝合金的铝合金。
4.如权利要求1所述的焊接填充材料,其中所述金属或金属合金粒子包括选自6000系列铝合金的铝合金。
5.如权利要求1所述的焊接填充材料,其中所述金属或金属合金粒子包括选自7000系列铝合金的铝合金。
6.如权利要求1所述的焊接填充材料,其中所述纳米粒子含有选自下组的化合物,该组由以下组成:金属、金属间合金、氢化物、氧化物、氮化物、硼化物、碳化物、碳、及其组合。
7.如权利要求1所述的焊接填充材料,其中所述纳米粒子含有选自下组的化合物,该组由以下组成:金属、金属间合金、氢化物、氧化物、氮化物、硼化物、碳化物、碳、及其组合。
8.如权利要求1所述的焊接填充材料,其中所述焊接填充材料含有从约10wt%至约99.99wt%的所述金属或金属合金粒子。
9.如权利要求1所述的焊接填充材料,其中所述焊接填充材料含有从约0.01wt%至约10wt%的所述纳米粒子。
10.如权利要求1所述的焊接填充材料,其中所述焊接填充材料含有均匀浓度的纳米粒子。
11.如权利要求1所述的焊接填充材料,其中所述焊接填充材料在所述焊接填充材料的至少一个维度上含有功能梯度浓度的纳米粒子。
12.如权利要求1所述的焊接填充材料,其中所述金属或金属合金粒子和所述纳米粒子以分层构型设置在所述焊接填充材料内。
13.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员:布伦南·亚哈塔,贾斯廷·迈尔,约翰·马丁,
申请(专利权)人:HRL实验室有限责任公司,
类型:发明
国别省市:美国;US
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