【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接材料的，尤其涉及一种添加稀土的合金钎料及制备方法。
技术介绍
1、随着隧道工程建设规模的日益扩大，我国对盾构隧道掘进机的需求也与之俱增，盾构隧道掘进机是目前常用的一体化机、电、液、伺服控制隧道掘进设备，其具有安全、高效、可一次成型、对城市正常机能影响小等优点被广泛使用。
2、盾构机上的截齿刀具作为直接接触岩石、土质的部件，在工作过程中要承受较高的压应力、较大的剪切力以及来自硬岩的冲击力，在这种恶劣的工作环境下截齿难免发生失效，其中截齿的失效形式主要有以下几个方面：硬质合金刀头脱落、截齿磨损、崩裂等，其中硬质合金刀头脱落的原因一般是：由于钎焊过程中钎料选择不当、焊接工艺参数的设定不合适等原因造成钎焊接头强度不足。目前应用于硬质合金钢截齿的钎料多是铜基钎料，但由于钎料中脆性相的存在，钎焊接头力学性能较差，导致截齿的使用寿命较短，在施工过程中频繁更换截齿不仅造成成本的提高，也增加了时间成本。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种添加稀土的合金钎料及制备方法，通过添加稀土元素y，可以有效降低现有cu57znmnco铜基钎料中脆性相cu5zn8的含量，有效提高钎料的润湿性，进而改善钎料焊接后焊接接头的弯曲强度，具有重要的应用价值。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种添加稀土的合金钎料，按质量分数计，包含以下组分：cu 56％～58％、co1.5％～2.5％、mn 1.5％～2.5％、y 0.05％～1.0％、zn
4、进一步，按质量分数计，包含以下组分：cu为57％、co为1.5％、mn为1.5％、y为0.3％和zn为余量。
5、进一步，按质量分数计，包含以下组分：cu为57％、co为1.5％、mn为1.5％、y为0.1％和zn为余量。
6、进一步，所述化学成分cu、co、mn和zn共同来自cu57znmnco铜基钎料。
7、一种基于上文所述的添加稀土的合金钎料的制备方法，包括以下步骤：
8、步骤一、清洗
9、将cu57znmnco铜基钎料的表面氧化物打磨去除，在超声波水槽中使用酒精清洗，烘干；
10、步骤二、称料
11、使用电子天平称取高纯y颗粒、步骤一处理后的铜基钎料；
12、步骤三、熔炼
13、①将称取高纯y颗粒、铜基钎料放入干燥箱中预热；
14、②将钨棒竖直放入水冷铜坩埚真空感应熔炼炉的铜坩埚内，再将cu57znmnco铜基钎料及高纯y颗粒均匀放置在钨棒的四周，关闭水冷铜坩埚真空感应熔炼炉的炉门；
15、③对水冷铜坩埚真空感应熔炼炉的炉内进行多次抽真空处理；
16、④将水冷铜坩埚真空感应熔炼炉的电流设置为400-600a，并且开启电磁搅拌直至物料全部熔化，将凝固的合金铸锭翻转后重新熔化，反复熔炼多次后得到最终的钎料铸锭。
17、进一步，所述高纯y颗粒的纯度为99.99％-100％。
18、上文所述的钎料应用于硬质合金和钢的连接。
19、进一步，采用激光钎焊进行连接。
20、进一步，将夹装好的母材与钎料固定在外轴变位操作平台上，采用yls-5000w掺镱多模光纤激光器，配备kuka kr60ha型机器人进行激光焊接，得到钎焊接头；所述母材设置为yg20硬质合金与aisi1045钢。
21、本专利技术有益的技术效果在于：
22、通过在现有的铜基钎料cu57znmnco中添加稀土y，制备成本专利技术的cu57znmnco-xy钎料，可以有效降低钎料中脆性相cu5zn8的含量，有效提高钎料的润湿性，进而改善钎料焊接后焊接接头的弯曲强度。
23、经测试与没有添加稀土y的铜基钎料相比，钎料cu57znmnco-xy中稀土元素y的添加会影响钎料的物相组成。随着稀土y的添加，铜基钎料cu57znmnco中脆性相cu5zn8的特征峰消失，脆性相cu5zn8含量大大降低，甚至消失，cu57znmnco-xy钎料中主要的物相是以cu0.64zn0.36和cuzn为主，而在稀土添加量为0.3wt.％时，xrd谱图中仅发现cu0.64zn0.36的特征峰。
24、本专利技术制备的添加稀土y的cu57znmnco-xy钎料表现出良好的润湿性，对比钎料中不同y添加量对钎料润湿性的影响发现：未添加稀土y的钎料在钢和硬质合金上的铺展面积分别为51.82mm2和49.34mm2添加稀土y后，钎料在两种母材上铺展面积均有所提高，当稀土添加量为0.7wt.％时，钎料在钢和硬质合金上的铺展面积分别达到最大，为63.55mm2和61.08mm2，相较于未添加稀土y的钎料铺展面积分别提升22.6％和23.7％，铺展面积的提升也意味着稀土y的添加有利于钎料润湿性的提升。
25、通过三点弯曲试验测定了不同稀土y含量的钎料焊接接头的弯曲强度，测试结果表明：钎料中稀土y的添加能够有效提高硬质合金与钢焊接接头的弯曲强度；当y添加量为0.3wt.％时平均弯曲强度达到701.44mpa，相较未添加y的焊接接头平均弯曲强度提高了51％；弯曲试验中焊接接头焊缝与硬质合金界面以及硬质合金热影响区属于力学性能较薄弱的区域。
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1.一种添加稀土的合金钎料，其特征在于，按质量分数计，包含以下组分：Y 0.05％～1.0％、Cu 56％～58％、Co 1.5％～2.5％、Mn 1.5％～2.5％、Zn余量。
2.根据权利要求1所述的添加稀土的合金钎料，其特征在于，按质量分数计，包含以下组分：Cu为57％、Co为1.5％、Mn为1.5％、Y为0.3％和Zn为余量。
3.根据权利要求2所述的添加稀土的合金钎料，其特征在于，按质量分数计，包含以下组分：Cu为57％、Co为1.5％、Mn为1.5％、Y为0.1％和Zn为余量。
4.根据权利要求1-3之一所述的添加稀土的合金钎料，其特征在于，所述化学成分Cu、Co、Mn和Zn共同来自Cu57ZnMnCo铜基钎料。
5.一种基于权利要求1-3之一所述的添加稀土的合金钎料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的添加稀土的合金钎料的制备方法，其特征在于：所述高纯Y颗粒的纯度为99.99％-100％。
7.权利要求1所述的钎料应用于硬质合金和钢的连接。
8.根据权利要求7
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，将夹装好的母材与钎料固定在外轴变位操作平台上，采用YLS-5000W掺镱多模光纤激光器，配备KUKA KR60HA型机器人进行激光焊接，得到钎焊接头；所述母材设置为YG20硬质合金与AISI1045钢。
...【技术特征摘要】
1.一种添加稀土的合金钎料，其特征在于，按质量分数计，包含以下组分：y 0.05％～1.0％、cu 56％～58％、co 1.5％～2.5％、mn 1.5％～2.5％、zn余量。
2.根据权利要求1所述的添加稀土的合金钎料，其特征在于，按质量分数计，包含以下组分：cu为57％、co为1.5％、mn为1.5％、y为0.3％和zn为余量。
3.根据权利要求2所述的添加稀土的合金钎料，其特征在于，按质量分数计，包含以下组分：cu为57％、co为1.5％、mn为1.5％、y为0.1％和zn为余量。
4.根据权利要求1-3之一所述的添加稀土的合金钎料，其特征在于，所述化学成分cu、co、mn和zn共同来自cu57zn...
【专利技术属性】
技术研发人员：马姝月，李奔奔，王骥，张鹏宇，张峰，徐培全，龚红英，赵志远，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：
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