激光与电弧复合制备钛-钢梯度结构用焊接材料及方法技术

本发明专利技术公开的激光与电弧复合制备钛

【技术实现步骤摘要】
激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料及方法


[0001]本专利技术属于金属材料领域，具体涉及一种激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料，还涉及一种激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料的制备方法及一种激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构的制备方法。

技术介绍

[0002]钛和钢异种结构兼有钛的优异耐腐蚀性能和钢的高强度特点，是石油化工行业理想的选择。但是，钛
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钢结构制备过程中，不可避免会发生Ti和Fe的反应，从而导致生成脆性的金属间化合物，影响钛
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钢复合结构的性能。因此，开发过渡层焊接材料，是制备钛
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钢梯度结构的前提条件。
[0003]过渡层焊接材料通过抑制或者阻止Ti和Fe之间的反应，从而形成牢固的钛
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钢梯度接头。但是，研究发现，单一的过渡层材料在进行钛
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钢梯度结构制备时存在一定的局限性，比如无法从根本上阻断Ti和Fe元素的扩散路径。此外，钛
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钢梯度结构的制备通常采用电弧焊接方法进行，该方法具有操作灵活、效率高等优势。但是采用单一的电弧焊进行钛
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钢梯度结构制备时，由于电弧焊接时热输入相对较高，导致基体的熔化较多，影响整体结构的性能。
[0004]综上所述，为了获得高质量的钛
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钢梯度结构，需要从焊接材料和焊接工艺的出发，采用多种焊接材料，并配合多种焊接工艺，充分发挥各自的优势，从而综合调控钛
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钢梯度结构的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的是提供一种激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料，专门用于解决钛
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钢结构的制备过程中冶金不相容导致的开裂问题。
[0006]本专利技术的第二个目的是提供一种激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料的制备方法。
[0007]本专利技术的第三个目的是提供一种激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构的制备方法。
[0008]本专利技术所采用的第一个技术方案是，激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料，包括近钢层激光熔覆粉末、近钛层激光熔覆粉末和电弧焊接用铜基焊丝；
[0009]其中，近钢层激光熔覆粉末，按质量百分比包括如下成分：Ni粉60.0～70.0％，Cu粉20.0～30.0％，Fe粉10.0～20.0％，以上组分质量百分比之和为100％；
[0010]近钛层激光熔覆粉末，按质量百分比包括如下成分：V粉40.0～60.0％，Nb粉20.0～30.0％，Ag粉10.0～20.0％，B粉10.0～20.0％，以上组分质量百分比之和为100％；
[0011]电弧焊接用铜基焊丝，包括药粉和焊皮，其中药粉按质量百分比包括如下成分：Nb粉20.0～30.0％，Co粉10.0～20.0％，Ag粉10.0～20.0％，Mo粉5.0～10.0％，B粉5.0～10.0％，Si粉5.0～10.0％，Mn粉5.0～10.0％，其余为Cu粉，以上组分质量百分比之和为
100％。
[0012]本专利技术的特征还在于，
[0013]近钢层激光熔覆粉末及近钛层激光熔覆粉末的纯度均≥99.9％。
[0014]电弧焊接用铜基焊丝所用药粉的粒度均为100～200目。
[0015]电弧焊接用铜基焊丝所用焊皮为紫铜带，厚度0.4mm，宽度7mm。
[0016]电弧焊接用铜基焊丝的药粉填充率控制在20～25wt.％。
[0017]本专利技术所采用的第二个技术方案是，激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料的制备方法，具体如下：
[0018](1)近钢层激光熔覆粉末的制备方法：
[0019]步骤1：按质量百分比分别称取Ni粉60.0～70.0％，Cu粉20.0～30.0％，Fe粉10.0～20.0％，以上组分质量百分比之和为100％；
[0020]步骤2：将步骤1各原料合金粉末混合后真空熔炼，采用气雾化方法制粉；步骤2中，采用真空熔炼设备，以N2作为雾化气体，雾化压力为6MPa，雾化过程保持熔体的过热度在100～150℃之间；
[0021]步骤3：对雾化后的合金粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末在一定的粒度范围内；步骤3中，筛分后的合金粉末的粒度范围为25～53μm，即270～500目；筛分后的合金粉末的流动性要求为25～40s/100g；
[0022]步骤4：对制备的粉末进行真空包装，待用；
[0023](2)近钛层激光熔覆粉末的制备方法，具体步骤如下：
[0024]步骤1：按质量百分比包括如下成分：V粉40.0～60.0％，Nb粉20.0～30.0％，Ag粉10.0～20.0％，B粉10.0～20.0％，以上组分质量百分比之和为100％；
[0025]步骤2：将步骤1各原料合金粉末混合后真空熔炼，采用气雾化方法制粉；步骤2中，采用真空熔炼设备，以N2作为雾化气体，雾化压力为6MPa，雾化过程保持熔体的过热度在100～150℃之间；
[0026]步骤3：对雾化后的合金粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末在一定的粒度范围内；步骤3中，筛分后的合金粉末的粒度范围为25～53μm，即270～500目；筛分后的合金粉末的流动性要求为25～40s/100g；
[0027]步骤4：对制备的粉末进行真空包装，待用；
[0028](3)电弧焊接用铜基焊丝的制备方法，具体步骤如下：
[0029]步骤1：按质量百分比分别称取Nb粉20.0～30.0％，Co粉10.0～20.0％，Ag粉10.0～20.0％，Mo粉5.0～10.0％，B粉5.0～10.0％，Si粉5.0～10.0％，Mn粉5.0～10.0％，其余为Cu粉，以上组分质量百分比之和为100％；
[0030]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200～250℃，保温时间为1～3h，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2～6h；
[0031]步骤3：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；
[0032]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；
[0033]步骤5：药芯焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
[0034]本专利技术所采用的第三个技术方案是，激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构的制备方法，采用上述的激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料在钢基体上进行激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料，其特征在于，包括近钢层激光熔覆粉末、近钛层激光熔覆粉末和电弧焊接用铜基焊丝；其中，近钢层激光熔覆粉末，按质量百分比包括如下成分：Ni粉60.0～70.0％，Cu粉20.0～30.0％，Fe粉10.0～20.0％，以上组分质量百分比之和为100％；近钛层激光熔覆粉末，按质量百分比包括如下成分：V粉40.0～60.0％，Nb粉20.0～30.0％，Ag粉10.0～20.0％，B粉10.0～20.0％，以上组分质量百分比之和为100％；电弧焊接用铜基焊丝，包括药粉和焊皮，其中药粉按质量百分比包括如下成分：Nb粉20.0～30.0％，Co粉10.0～20.0％，Ag粉10.0～20.0％，Mo粉5.0～10.0％，B粉5.0～10.0％，Si粉5.0～10.0％，Mn粉5.0～10.0％，其余为Cu粉，以上组分质量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料，其特征在于，近钢层激光熔覆粉末及近钛层激光熔覆粉末的纯度均≥99.9％。3.根据权利要求1所述的激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料，其特征在于，电弧焊接用铜基焊丝所用药粉的粒度均为100～200目。4.根据权利要求1所述的激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料，其特征在于，电弧焊接用铜基焊丝所用焊皮为紫铜带，厚度0.4mm，宽度7mm。5.根据权利要求1所述的激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料，其特征在于，电弧焊接用铜基焊丝的药粉填充率控制在20～25wt.％。6.激光与电弧复合制备钛
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钢梯度结构用焊接材料的制备方法，其特征在于，具体如下：(1)近钢层激光熔覆粉末的制备方法：步骤1：按质量百分比分别称取Ni粉60.0～70.0％，Cu粉20.0～30.0％，Fe粉10.0～20.0％，以上组分质量百分比之和为100％；步骤2：将步骤1各原料合金粉末混合后真空熔炼，采用气雾化方法制粉；步骤2中，采用真空熔炼设备，以N2作为雾化气体，雾化压力为6MPa，雾化过程保持熔体的过热度在100～150℃之间；步骤3：对雾化后的合金粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末在一定的粒度范围内；步骤3中，筛分后的合金粉末的粒度范围为25～53μm，即270～500目；筛分后的合金粉末的流动性要求为25～40s/100g；步骤4：对制备的粉末进行真空包装，待用；(2)近钛层激光熔覆粉末的制备方法，具体步骤如下：步骤1：按质量百分比包括如下成分：V粉40.0～60.0％，Nb粉20.0～30.0％...

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