一种增材制造用粉芯焊丝及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种增材制造用粉芯焊丝及其制备方法和应用，所述增材制造用粉芯焊丝包括金属外皮和包覆于所述金属外皮内的粉芯；所述粉芯的填充率为62

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造用粉芯焊丝及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及增材制造
，具体涉及一种增材制造用粉芯焊丝及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，增材制造技术凭借独特的工艺特点越来越受到学者的青睐。它是基于离散
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堆积原理，由零件三维数据驱动，采用材料逐层累加的方法制造实体零件的快速成形技术。
[0003]如CN111702183A公开了一种球形钛铝合金粉末及其制备方法、应用。所述制备方法包括：将钛铝合金棒置于真空环境中；向真空环境中通入惰性气体以置换空气，置换后真空环境中氧含量在5ppm以下；利用电弧使钛铝合金棒端面熔化出液膜；旋转钛铝合金棒，在离心力作用下液膜破碎成微细液滴；冷却，得到球形钛铝合金粉末。所述球形钛铝合金粉可包括采用上述制备方法所制备出的钛铝合金粉。所述应用包括在激光或电子束增材制造领域中的应用，在激光或电子束熔覆领域中的应用。生产的钛铝合金粉具有粉末粒径细小、粒经分布区间窄、粉末颗粒球形度高、流动性好、松装密度大、振实密度高和夹杂物少等特点。
[0004]CN111112636A公开了一种钛铝合金粉末及其制备方法，属于粉末合成领域。制备方法包括：将一定比例的金属钛与金属铝混合后，置于溶解有低价钛卤化物的熔融卤化物中，搅拌一段时间至反应完全后，得到固态钛铝合金粉末与熔融态卤化物盐的固液混合物，再经分离过程获得钛铝合金粉末。该方法避开了传统的钛基合金粉末制备工艺中的高温、高能耗过程，利用操作简单、容易控制的歧化反应实现了成分可控且合金元素铝浓度范围宽泛、元素分布均匀的钛铝合金粉末的低成本制备。所得产品不仅可用于粉末冶金，还可以作为合金型材及3D打印用球形粉末的合成原料使用。
[0005]但由于钛铝基金属间化合物的室温塑性和韧性较低，导致该合金制造加工的工艺性能较差，制造成本高昂，这些问题成为限制该材料在工程上广泛应用的瓶颈。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种增材制造用粉芯焊丝及其制备方法和应用，通过对粉芯组成及填充率的特定选择实现了增材制造用粉芯焊丝的制备，可以满足钛铝合金电弧熔丝增材制造的用丝要求。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种增材制造用粉芯焊丝，所述增材制造用粉芯焊丝包括金属外皮和包覆于所述金属外皮内的粉芯；
[0009]所述粉芯的填充率为62
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68％；
[0010]所述粉芯以质量百分含量计包括：硼粉0.055
‑
0.11％，余量为钛粉及不可避免的杂质元素；
[0011]所述金属外皮包括金属铝。
[0012]本专利技术提供的粉芯焊丝，通过成分和填充率的特定选择，很好的实现增材制造的
复杂多样化和简便易行化，一方面，粉芯丝材的外皮采用纯铝带，柔韧性好，经过拉丝机剪径孔可以实现完美闭合；另一方面，针对不同钛含量的钛铝合金的增材所需要的焊材都可以轻松实现，成分调控简单易行，我们所专利技术的焊丝完全可以实现机械自动化生产。
[0013]本专利技术中，所述粉芯的填充率为62
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68％，例如可以是62％、62.5％、63％、63.5％、64％、64.5％、65％、65.5％、66％、66.5％、67％、67.5％或68％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。若粉芯的填充率过高会导致会导致外皮无法闭合，即使在初道的焊丝制作过程中外皮成功闭合，随后的减径工作中也很容易出现焊丝被拉断或者填充粉末从外皮闭合处被挤压出，从而造成漏粉和成分的误差，粉芯填充率过低则无法达到所需成分，所带来的的结果是Al元素含量偏高，这样会使得材料在增材过程中出现裂纹的可能大大增加。
[0014]本专利技术中，所述粉芯中硼粉以质量百分含量计为0.055
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0.11％，例如可以是0.055％、0.06％、0.065％、0.07％、0.075％、0.08％、0.085％、0.09％、0.095％、0.1％、0.105％或0.11％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
[0015]本专利技术中，所述填充率为截取一段制备好的粉芯丝材，在电子天平上测出其质量M，之后取出该段焊丝内部的粉末，并在电子天平上测出倒出粉末后的粉芯丝材的质量，则焊丝填充率为1
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(m/M
×
100％)。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述金属外皮的厚度为0.3
‑
0.5mm，所述金属外皮的宽度为8
‑
10mm。
[0017]本专利技术中，所述金属外皮的厚度为0.3
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0.5mm，例如可以是0.3mm、0.31mm、0.32mm、0.33mm、0.34mm、0.35mm、0.36mm、0.37mm、0.38mm、0.39mm、0.4mm、0.41mm、0.42mm、0.43mm、0.44mm、0.45mm、0.46mm、0.47mm、0.48mm、0.49mm或0.5mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
[0018]本专利技术中，所述金属外皮的宽度为8
‑
10mm，例如可以是8mm、8.1mm、8.2mm、8.3mm、8.4mm、8.5mm、8.6mm、8.7mm、8.8mm、8.9mm、9mm、9.1mm、9.2mm、9.3mm、9.4mm、9.5mm、9.6mm、9.7mm、9.8mm、9.9mm或10mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
[0019]优选地，所述粉芯中金属粉末颗粒的D10为50
‑
52μm，D50为70
‑
72μm，D90为98
‑
99μm。
[0020]本专利技术中，所述粉芯中金属粉末颗粒的D10为50
‑
52μm，例如可以是50μm、50.1μm、50.2μm、50.3μm、50.4μm、50.5μm、50.6μm、50.7μm、50.8μm、50.9μm、51μm、51.1μm、51.2μm、51.3μm、51.4μm、51.5μm、51.6μm、51.7μm、51.8μm、51.9μm或52μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
[0021]本专利技术中，所述粉芯中金属粉末颗粒的D50为70
‑
72μm，例如可以是70μm、70.1μm、70.2μm、70.3μm、70.4μm、70.5μm、70.6μm、70.7μm、70.8μm、70.9μm、71μm、71.1μm、71.2μm、71.3μm、71.4μm、71.5μm、71.6μm、71.7μm、71.8μm、71.9μm或72μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
[0022]本专利技术中，所述粉芯中金属粉末颗粒的D90为98本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增材制造用粉芯焊丝，其特征在于，所述增材制造用粉芯焊丝包括金属外皮和包覆于所述金属外皮内的粉芯；所述粉芯的填充率为62
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68％；所述粉芯以质量百分含量计包括：硼粉0.055
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0.11％，余量为钛粉及不可避免的杂质元素；所述金属外皮包括金属铝。2.如权利要求1所述的增材制造用粉芯焊丝，其特征在于，所述金属外皮的厚度为0.3
‑
0.5mm，宽度为8
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10mm；优选地，所述粉芯中金属粉末颗粒的D10为50
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52μm，D50为70
‑
72μm，D90为98
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99μm。3.一种增材制造用粉芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：按照配方称取钛粉和硼粉，并对粉末进行真空热处理，之后将处理后的粉末进行混合，得到混合粉；将混合粉置于U型金属外皮中进行合口并采用拉丝机进行处理，得到所述增材制造用粉芯焊丝。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述真空热处理中的相对真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，龚涛，王廷，陈伟，陈智超，李宁，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：