高强双相钛合金用焊丝制造技术

本发明专利技术涉及一种适合于多种高强双相钛合金焊接时用焊丝。焊丝的合金成分为（ｗｔ％）：Ａｌ：３．０～５．０，Ｍｏ：１．５～３．０，Ｖ：１．５～３．０，Ｚｒ：１．０～２．０，Ｎｂ：３．０～５．０，Ｈｆ：０．１～０．３，Ｔｉ：余量。制备填充材料或焊丝（焊丝）时：（合金Ａｌ）Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ以０级海绵态添加，Ａｌ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ以Ａｌ基中间合金形式添加；在真空自耗电弧炉熔炼铸锭≥３次；锻造、退火处理，拉拔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适合于多种高强双相钛合金焊接时用的焊丝。
技术介绍
我国目前在焊接中强及高强钛合金时，一般选用钼当量近2.2的C∏2焊丝(国产化后牌号为TA20焊丝)，其化学成分为(wt％)Al 3.5～4.5、V 2.5～3.5、Zr1.0～2.0、Ti余量。用其焊接中强钛合金时，可以获得力学性能优良的焊接接头；但用其焊接高强钛合金时，由于C∏2焊丝低的合金化程度，不能保证接头必要的强度，在多层焊时这种趋势更为明显。本专利技术即是针对这种问题，研制出钼当量为4.0～6.0的Ti-Al-Mo-V-Zr-Nb-RE系多元合金化焊丝，用其焊接各种高强双相钛合金，以获得强度、塑韧性指标都很满意的焊接接头。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于多种高强双相钛合金焊接用焊丝。本专利技术的技术解决方案是，焊丝的合金成分为(wt％)Al3.0～5.0，Mo1.5～3.0，V1.5～3.0，Zr1.0～2.0，Nb3.0～5.0，Hf0.1～0.3，Ti余量。制备焊丝的方法(1)合金Al、Zr、Hf以0级海绵态添加，Al、Mo、V、Nb以Al基中间合金形式添加；(2)在真空自耗电弧炉熔炼铸锭≥3次；(3)将铸锭去缩孔，车表皮后，进行开坯锻造，锻造规范为加热温度1100±10℃，保温60min；(4)将开坯锻后的焊料自由锻为棒材，自由锻造规范为加热温度950±10℃，保温时间30～60min，保温时间随棒材横截面的缩小而相应缩短；(5)将自由锻造后的棒材先进行退火处理，退火规范为700±10℃，保温60min，空冷，然后在热轧设备上将其轧为细棒材；(6)将热轧后的细棒材在拉丝设备上进行拉拔，在拉丝过程中，不断对细棒材进行退火处理，退火规范为700±10℃，保温20min，空冷，直至将其拉拔为目标尺寸的焊丝。将热轧后的箔材或带材线切割为填充材料要求的形状与尺寸。在使用焊丝之前，对其进行真空除氢处理。将焊丝酸洗烘干后，放入真空炉内除气。酸洗溶液为HF+HNO3水溶液，在烘箱中至少3小时彻底烘干。真空除氢规范为800±10℃，保温180min，随炉冷却。本专利技术适用焊接各种高强双相钛合金。实验证明，在相同的热处理规范下，用其焊接的抗拉强度近1200MPa，名义成分为Ti-5Al-4.75Mo-4.75V-1Cr-1Fe的TC18钛合金，接头强度为基体材料的100％，冲击韧性为基体材料的97％；用其焊接的抗拉强度大于1200MPa，名义成分为Ti-6Al-2Sn-2Zr-2.5Mo-1.7Cr-2Nb-0.1Si的TC21钛合金，接头强度为基体材料的100％，冲击韧性为基体材料的95％；用其焊接的抗拉强度近1100MPa，名义成分为Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si的TC6钛合金，接头强度为基体材料的110％，冲击韧性为基体材料的80％。本专利技术亦可加工为箔材或条材，作为填充材料来焊接各种高强双相钛合金。具体实施例方式选取合金(wt％)Al3.0～5.0，Mo1.5～3.0，V1.5～3.0，Zr1.0～2.0，Nb3.0～5.0，Hf0.1～0.3，Ti余量。焊丝的制备方法是(1)焊丝成分配比Ti、Zr、Hf以0级海绵态添加，Al、Mo、V、Nb以Al基中间合金形式添加；(2)熔炼铸锭焊丝铸锭采用真空自耗电弧炉至少三次熔炼，以保证成分均匀。(3)开坯锻造将铸锭去缩孔，车表皮后，进行开坯锻，锻造规范为加热温度1100±10℃，保温60min。(4)自由锻造将开坯锻后的焊料自由锻为φ14mm的棒材，自由锻造规范为加热温度950±10℃，保温时间30～60min，保温时间随棒材横截面的缩小而相应缩短。(5)热轧为消除应力，使组织均匀，将自由锻造后的棒材先进行退火处理，退火规范为700±10℃，保温60min，空冷。然后在热轧设备上将其轧为细棒材。(6)焊丝的加工将热轧后的细棒材在拉丝设备上进行拉拔，在拉丝过程中，不断对细棒材进行退火处理，退火规范为700±10℃，保温20min，空冷，直至将其拉拔为目标尺寸的焊丝。将热轧后的箔材或带材线切割为填充材料要求的形状与尺寸。(7)真空除氢氢对钛的力学性能，尤其是冲击韧性影响很大，所以必须在焊丝使用前，对其进行真空除氢处理。将焊丝酸洗烘干后，放入真空炉内除气。酸洗溶液为HF+HNO3水溶液，在烘箱中至少3小时彻底烘干。真空除氢规范为800±10℃，保温180min，随炉冷却。实施例1选取合金(wt％)Al5.0，Mo1.5，V3.0，Zr2.0，Nb3.0，Hf0.1，Ti余量。制备焊丝(1)焊丝成分配比Ti、Zr、Hf以0级海绵态添加，Al、Mo、V、Nb以Al基中间合金形式添加；(2)熔炼铸锭焊丝铸锭采用真空自耗电弧炉至少三次熔炼，以保证成分均匀。(3)开坯锻造将铸锭去缩孔，车表皮后，进行开坯锻，锻造规范为加热温度1100±10℃，保温60min。(4)自由锻造将开坯锻后的焊料自由锻为细棒料，自由锻造规范为加热温度950±10℃，保温时间30～60min，保温时间随焊料横截面的缩小而相应缩短。(5)热轧为消除应力，使组织均匀，将自由锻造后的棒料先进行退火处理，退火规范为700±10℃，保温60min，空冷。然后在热轧设备上将其轧为目标尺寸的棒材。(6)拉拔焊丝将目标尺寸的棒材在拉丝设备上进行拉拔，为消除加工硬化，需不断对棒材进行退火处理，退火规范为700±10℃，保温20min，空冷，直至将其拉拔为目标尺寸的丝材。(7)真空除氢氢对钛的力学性能，尤其是冲击韧性影响很大，所以必须在焊丝使用前，对其进行真空除氢处理。将焊丝酸洗烘干后，放入真空炉内除气。酸洗溶液为HF+HNO3水溶液，在烘箱中至少3小时彻底烘干。真空除氢规范为800±10℃，保温180min，随炉冷却。实施例2选取合金(wt％)Al3.0，Mo3.0，V1.5，Zr1.0，Nb5.0，Hf0.3，Ti余量。制备填充材料(1)填充材料成分配比Ti、Zr、Hf以0级海绵态添加，Al、Mo、V、Nb以Al基中间合金形式添加；(2)熔炼铸锭填充材料用铸锭采用真空自耗电弧炉至少三次熔炼，以保证成分均匀。(3)开坯锻造将铸锭去缩孔，车表皮后，进行开坯锻，锻造规范为加热温度1100±10℃，保温60min。(4)自由锻造将开坯锻后的填充材料自由锻为细棒料，自由锻造规范为加热温度950±10℃，保温时间30～60min，保温时间随填充材料横截面的缩小而相应缩短。(5)热轧为消除应力，使组织均匀，将自由锻造后的细棒料先进行退火处理，退火规范为700±10℃，保温60min，空冷。然后在热轧设备上将其轧为带材。(6)带材加工将带材通过线切割加工为要求的形状尺寸，在高强双相钛合金熔焊时将其作为填充材料过渡到焊缝。(7)真空除氢氢对钛的力学性能，尤其是冲击韧性影响很大，所以必须在填充材料使用前，对其进行真空除氢处理。将填充材料酸洗烘干后，放入真空炉内除气。酸洗溶液为HF+HNO3水溶液，在烘箱中至少3小时彻底烘干。真空除氢规范为800±10℃，保温180min，随炉冷却。权利要求1.一种高强双相钛合金焊接用焊丝，其合金成分的重量百分比为Al3.0～5.0，Mo1.5～3.0，V1.5～3.0，Zr1.0～2.0，Nb本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强双钼钛合金焊接用焊丝，其合金成分的重量百分比为：Ａｌ：３．０～５．０，Ｍｏ：１．５～３．０，Ｖ：１．５～３．０，Ｚｒ：１．０～２．０，Ｎｂ：３．０～５．０，Ｈｆ：０．１～０．３，Ｔｉ：余量；焊丝的制备方法是：（１）合金Ａｌ、 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ以０级海绵态添加，Ａｌ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ以Ａｌ基中间合金形式添加；（２）在真空自耗电弧炉熔炼铸锭≥３次；（３）将铸锭去缩孔，车表皮后，进行开坯锻造，锻造规范为：加热温度１１００±１０℃，保温６０ｍｉｎ； （４）将开坯锻后的焊料自由锻为棒材，自由锻造规范为：加热温度９５０±１０℃，保温时间：３０～６０ｍｉｎ，保温时间随焊料横截面的缩小而相应缩短；（５），将自由锻造后的棒材先进行退火处理，退火规范为：７００±１０℃，保温６０ｍｉｎ，空冷 ，然后在热轧设备上将其轧为细棒材或箔材或带材；（６）将热轧后的细棒材在拉丝设备上进行拉拔，在拉丝过程中，不断对细棒材进行退火处理，退火规范为７００±１０℃，保温２０ｍｉｎ，空冷，直至将其拉拔为目标尺寸的焊丝。将热轧后的箔材或带材线切 割为填充材料要求的形状与尺寸。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谷卫华，郭绍庆，张学军，袁鸿，余槐，李艳，
申请(专利权)人：中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]