【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高锰钢焊接，尤其涉及一种基于焊缝原位形成高熵合金提升高锰钢熔焊接头超低温强韧性的方法。
技术介绍
1、随着全球能源消耗量与需求量的持续增长，清洁能源与能源安全越来越受到关注，气燃烧热值高、碳含量低的液化天然气(liquefiednatural gas，简称lng)在能源结构中的地位逐步提高。随着液化天然气工业的发展，需要建造大量的液化天然气储存(储罐或储槽)及接收站设施，超低温用钢需求达到60万余吨。
2、低温奥氏体高锰钢具有优异的低温韧性及强度，在近年来得到快速发展，以用于代替高镍含量的lng储罐用材料9ni钢，可大幅度降低生产成本。但研究发现高锰钢焊缝金属的超低温力学性能(尤其是低温韧性)严重低于母材，制约了高锰钢在低温工程领域的大规模应用。许多学者通过改变填充材料成分、使用不同的焊接方法等方式，同时提高超低温高锰钢的强度和超低温韧性。“一种焊接fe-mn-al系低温钢用高锰型奥氏体焊条及其制备(cn115625450a)”、“一种lng船用低温高锰钢埋弧横焊焊丝、焊剂及其制备方法和焊接方法(cn115647650a)”、“一种用于极低温奥氏体高锰钢焊接的熔化极实心焊丝(cn111805120a)”和“用于超低温高锰钢焊接的钨极氩弧焊实芯焊丝(cn107009046b)”等，通过添加mn、ni等稳定奥氏体元素来使焊缝金属组织为全奥氏体，从而提升高锰钢焊缝金属的超低温性能，但是相对于低温奥氏体高锰钢母材超低温性能而言，这些方法对于低温性能提高不明显。
3、由四种及以上主要元素形成的高熵合金
4、鉴于此，有必要提供一种新的填充材料及其焊接方法来提高低温高锰钢的超低温强韧性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种基于焊缝原位形成高熵合金提升高锰钢熔焊接头超低温强韧性的方法。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种基于焊缝原位形成高熵合金提升高锰钢熔焊接头超低温强韧性的方法，采用药芯焊丝对低温高锰钢板材的待焊部位进行熔化焊接，原位形成fecocrnimn高熵合金结构；
4、药芯焊丝中，各元素的原子百分比为fe 0.5～12％、co 25～35％、cr25～35％、ni25～35％、mn 2～20％。
5、作为优选，低温高锰钢板材的待焊部位呈v型坡口，v型坡口的开口角度为45～90°。
6、作为优选，熔化焊接的方式为钨极惰性气体保护焊。
7、作为优选，低温高锰钢板材的厚度为2～5mm，药芯焊丝的直径为0.8～2.5mm。
8、作为优选，钨极惰性气体保护焊的电流为24～75a，钨针直径为1.6～2.4mm，惰性气体为氩气，氩气的纯度≥99.99％，流量为12～18l/min。
9、作为优选，所述药芯焊丝的制备方法为：以ni-cr-co系镍基合金带为外皮，高纯金属混合粉末为药芯，将高纯金属混合粉末填充到镍基合金带中，进行拉拔，得到药芯焊丝；
10、所述ni-cr-co系镍基合金带中，各元素的原子百分比为：co 26～32％、cr 26～32％、ni 36～48％；ni-cr-co系镍基合金带和高纯金属混合粉末的混合物中，各元素的原子百分比为：fe 0.5～12％、co 25～35％、cr 25～35％、ni 25～35％、mn 2～20％。
11、作为优选，ni-cr-co系镍基合金带呈u形凹槽，填充高纯金属混合粉末后，将镍基合金带由u形凹槽闭合成o形再进行拉拔，得到药芯焊丝。
12、作为优选，高纯金属混合粉末中，各金属粉末的纯度≥99.99％，各金属粉末的粒度独立的为100～300目。
13、本专利技术的有益效果包括：
14、1)由于焊接过程中低温高锰钢母材熔化带入焊缝熔池中的fe、mn元素会改变焊缝的金属成分，本专利技术以fe、co、cr、ni、mn主要元素组成药芯焊丝，以药芯焊丝为填充材料，控制药芯焊丝中fe、co、cr、ni和mn含量，采用药芯焊丝对低温高锰钢板材的待焊部位进行熔化焊接，药芯焊丝成分与低温高锰钢板材局部熔化熔入的fe、mn元素在焊缝熔池中发生冶金反应，原位形成等原子比或近等原子比的fecocrnimn高熵合金结构，进而提升低温高锰钢焊缝金属的超低温强韧性。
15、2)本专利技术利用等原子比或近等原子比fecocrnimn高熵合金的低堆垛层错能，增加变形时shockley位错间距来阻碍横向滑移，促进形成纳米孪晶，并通过位错滑移、堆积层错、变形纳米孪晶与hcp结构转变等多种变形机制协同作用，来提升低温高锰钢焊缝金属在超低温下的强度、延性和断裂韧性等综合性能，以达到提升高锰钢焊缝接头超低温强韧性的目的。
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1.一种基于焊缝原位形成高熵合金提升高锰钢熔焊接头超低温强韧性的方法，其特征在于，采用药芯焊丝对低温高锰钢板材的待焊部位进行熔化焊接，原位形成FeCoCrNiMn高熵合金结构；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，低温高锰钢板材的待焊部位呈V型坡口，V型坡口的开口角度为45～90°。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，熔化焊接的方式为钨极惰性气体保护焊。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，低温高锰钢板材的厚度为2～5mm，药芯焊丝的直径为0.8～2.5mm。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，钨极惰性气体保护焊的电流为24～75A，钨针直径为1.6～2.4mm，惰性气体为氩气，氩气的纯度≥99.99％，流量为12～18L/min。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述药芯焊丝的制备方法为：以Ni-Cr-Co系镍基合金带为外皮，高纯金属混合粉末为药芯，将高纯金属混合粉末填充到镍基合金带中，进行拉拔，得到药芯焊丝；
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，Ni-
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，高纯金属混合粉末中，各金属粉末的纯度≥99.99％，各金属粉末的粒度独立的为100～300目。
...【技术特征摘要】
1.一种基于焊缝原位形成高熵合金提升高锰钢熔焊接头超低温强韧性的方法，其特征在于，采用药芯焊丝对低温高锰钢板材的待焊部位进行熔化焊接，原位形成fecocrnimn高熵合金结构；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，低温高锰钢板材的待焊部位呈v型坡口，v型坡口的开口角度为45～90°。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，熔化焊接的方式为钨极惰性气体保护焊。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，低温高锰钢板材的厚度为2～5mm，药芯焊丝的直径为0.8～2.5mm。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，钨极惰性气体保护焊的电流为24～75a，钨针直径为1....
【专利技术属性】
技术研发人员：刘德佳，敖文君，薛念龙，唐延川，焦海涛，胡勇，赵龙志，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：
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