钛-钢复合材料电弧熔-钎焊制备用过渡层焊丝及方法技术

本发明专利技术公开的钛

【技术实现步骤摘要】
钛
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钢复合材料电弧熔
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钎焊制备用过渡层焊丝及方法


[0001]本专利技术属于金属材料领域，具体涉及一种钛
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钢复合材料电弧熔
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钎焊制备用过渡层焊丝，还涉及该种钛
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钢复合材料电弧熔
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钎焊制备用过渡层焊丝的制备方法。

技术介绍

[0002]增材制造技术是20世纪80年代后期发展起来的制造技术，基于离散、堆积的思想，将待加工零件的三维数字化模型进行分层切片处理，最后以逐层累加的方式实现零件的直接制造。同传统的制造方法相比，它的优势在于不仅突破了传统零件依赖多工序结合的制造方式，还实现了设计加工一体化制造，具有极高的材料利用率。
[0003]钛
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钢复合结构同时兼有钢的高强度和钛的优异耐腐蚀性能。采用金属增材制造的方式直接制造钛
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钢连接结构具有以下优势：其一，基于离散/堆积思想的金属增材制造不受实际结构复杂程度的限制，可以满足工业生产的装卡和精度要求；其二，在航空航天、石油化工等领域的实际应用中，为了提高结构的耐腐蚀性能，往往用到大口径的钛管体，其管体制作方法往往通过锻造大型钛锭，最后得到管体结构，不仅生产成本极高、周期长，还造成了材料和能源的浪费，而增材制造是一种逐层累积制造的方法，具有材料利用率用高、生产周期短等优势。但是，由于钛
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钢之间较大的物理化学性质差异，使得获得性能可靠的钛
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钢连接接头较困难。为了实现钛
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钢梯度结构的增材制备，可以通过添加不同成分的合金焊丝来实现钛
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钢两侧材料的梯度式连接，使得两者之间的性能差异得到缓解，此外不同的合金成分也有助于对界面处进行冶金调控，改善界面的微观结构和连接性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种钛
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钢复合材料电弧熔
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钎焊制备用过渡层焊丝，解决了电弧增材制备过程中钛、钢直接的组织连接问题。
[0005]本专利技术的另一个目的是提供一种钛
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钢复合材料电弧熔
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钎焊制备用过渡层焊丝的制备方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，钛
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钢复合材料电弧熔
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钎焊制备用过渡层焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Ag粉60.0～70.0％，Ni粉10.0～20.0％，Zn粉5.0～10.0％，Mn粉5.0～10.0％，以上组分质量百分比之和为100％。
[0007]本专利技术的特征还在于，
[0008]各个药粉的粒度均为100～200目；药芯焊丝的填充量控制在30wt.％～35wt.％。
[0009]焊皮为紫铜带，紫铜带厚度为0.4mm，宽为7mm。
[0010]本专利技术所采用的另一个技术方案是，钛
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钢复合材料电弧熔
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钎焊制备用过渡层焊丝的制备方法，具体步骤如下：
[0011]步骤1：按质量百分比分别称取以下药粉：Ag粉60.0～70.0％，Ni粉10.0～20.0％，Zn粉5.0～10.0％，Mn粉5.0～10.0％，以上组分质量百分比之和为100％；
[0012]步骤2：将步骤1称取的药粉，将其置于真空加热炉内加热，加热温度为300
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350℃，
保温时间为2
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3h，去除药粉中的结晶水；烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为1.5
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2h；
[0013]步骤3：采用紫铜带为焊皮，采用酒精去除紫铜带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在紫铜带内，第一道拉拔模具孔径为2.6mm；
[0014]步骤4：第一道工序拉拔完毕后，将模具孔径依次减少，最终获得直径1.0～1.2mm的药芯焊丝。
[0015]本专利技术的特征还在于，
[0016]步骤1中，各个药粉的粒度均为100～200目。
[0017]步骤3中，紫铜带厚度为0.4mm，宽为7mm；药芯焊丝的填充量控制在30wt.％～35wt.％。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019](1)本专利技术焊丝适用于钛
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钢复合结构的电弧增材制造用，主要用于解决电弧增材制备过程中钛、钢直接的组织连接问题。
[0020](2)本专利技术焊丝的主要元素为铜，其次为银。银与铜之间可以无限固溶，银与铜、钛之间可以形成低熔点共晶，降低梯度层的熔点。
[0021](3)本专利技术焊丝中还加入了Zn、Mn合金元素，目的是提高钛
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钢电弧增材制造过程中梯度层与基体的润湿性，同时还起到了避免脆性相长大、防止裂纹产生的作用。
[0022](4)本专利技术焊丝以铜带包裹多种合金元素，采用熔
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钎焊的焊接策略，既在钛
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钢复合结构的制备过程中，主要熔化过渡层焊接材料，而尽量少熔化母材。从而减少焊缝中脆性Fe
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Ti金属间化合物的产生。
附图说明
[0023]图1为使用常规铜焊丝(ERCuSi
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Al)在钢基体上堆焊焊缝的显微组织。
[0024]图2为使用实施例2制备的药芯焊丝在钢基体上堆焊焊缝的显微组织；
[0025]图3为实施例2制备的药芯焊丝进行钛
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钢复合结构电弧增材制备中梯度层的显微组织。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0027]本专利技术提供一种钛
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钢复合材料电弧熔
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钎焊制备用过渡层焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Ag粉60.0～70.0％，Ni粉10.0～20.0％，Zn粉5.0～10.0％，Mn粉5.0～10.0％，以上组分质量百分比之和为100％。
[0028]其中，各个药粉的粒度均为100～200目；药芯焊丝的填充量控制在30wt.％～35wt.％；焊皮为紫铜带，紫铜带厚度为0.4mm，宽为7mm。
[0029]该药芯焊丝中主要合金组分的作用和功能如下：
[0030]Cu为药芯焊丝铜带的主要元素。Cu的熔点较低，是常用的钎焊用原料。Cu
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Fe二元相图可知，两者不生成脆性的金属间化合物；Cu
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Ti二元相图可知，两者生成多种Cu
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Ti金属间化合物，但是其塑韧性较Fe
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Ti脆性相好。因此，以Cu为主要元素进行钛
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钢复合材料的梯度层制备，是可行的。
[0031]Ag元素作为药芯焊丝的主要合金元素。Ag与Cu、Ti之间可以生成熔点较低、塑韧性较好的三元共晶相，从而保证过渡层焊丝的在制备钛
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钢梯度层时的熔钎焊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.钛
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钢复合材料电弧熔
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钎焊制备用过渡层焊丝，其特征在于，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Ag粉60.0～70.0％，Ni粉10.0～20.0％，Zn粉5.0～10.0％，Mn粉5.0～10.0％，以上组分质量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的钛
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钢复合材料电弧熔
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钎焊制备用过渡层焊丝，其特征在于，各个药粉的粒度均为100～200目；药芯焊丝的填充量控制在30wt.％～35wt.％。3.根据权利要求1所述的钛
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钢复合材料电弧熔
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钎焊制备用过渡层焊丝，其特征在于，焊皮为紫铜带，紫铜带厚度为0.4mm，宽为7mm。4.钛
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钢复合材料电弧熔
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钎焊制备用过渡层焊丝的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：按质量百分比分别称取以下药粉：Ag粉60.0～70.0％，Ni粉10.0～20.0％，Zn粉5.0～10.0％，Mn粉5.0～10....

【专利技术属性】
技术研发人员：褚巧玲，张林，夏拓，张敏，赵鹏康，李继红，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：