[发明专利]一种低温高强钛铝铌合金专用焊丝

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种低温高强钛铝铌合金专用焊丝。

背景技术

随着我国航天、航空、化工、医药等行业的迅速发展，在低温下具有高强度、优异冲击韧性和抗缺口敏感性、热导率低、无磁等特点的钛合金成为低温结构材料的首选，可作为宇航、超导等领域中的一种重要的低温工程材料来使用。工程材料在结构应用中不可避免需要采用焊接方式来完成母材的连接，同时焊接结构的综合性能是决定构件安全可靠性的一个重要因素。而焊接结构的性能又受焊接成分、焊接方式和焊接工艺等因素的影响，因此，对特定成分的金属材料需要采用特定成分的焊丝来确保焊缝质量及焊接结构的可靠。

用于77K低温环境的钛铝铌合金由以下质量百分比的成分组成：Al2.0%～3.5%，Nb12%～16%，余量为Ti和不可避免的杂质。该合金主要用于制造航天、超导、兵器等各行业中液氮的压力元件、承压容器、生物器件以及相应的导流系统和管路等，是国防及民用生产运输的关键材料。钛铝铌合金作为一种替代传统低温使用的Ti-5Al-2.5Sn、Ti-6Al-4V钛合金的新型两相钛合金，因添加了大量Nb元素，致使其室温冷加工性能优异，但由于其使用背景涉及航天航空等高科技领域，相关报道资料较少，针对该合金涉及的专用焊丝，目前国内尚未见相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种低温高强钛铝铌合金专用焊丝。该焊丝与钛铝铌合金焊接后形成的熔敷金属在77K低温条件下的抗拉强度为1100MPa～1300MPa，屈服强度不低于950MPa，延伸率不低于22%，该焊丝用于钛铝铌合金的焊接后得到的焊接结构具有良好的综合性能，具有广泛的推广价值和应用空间。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低温高强钛铝铌合金专用焊丝，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Al1.5%～1.8%，Nb10%～11.5%，Fe≤0.10%，Si≤0.05%，C≤0.08%，N≤0.04%，H≤0.006%，O≤0.12%，余量为Ti；所述低温高强钛铝铌合金专用焊丝是指该焊丝与钛铝铌合金焊接后形成的熔敷金属在温度为77K条件下的抗拉强度为1100MPa～1300MPa，屈服强度不低于950MPa，延伸率不低于22%，所述钛铝铌合金由以下质量百分比的成分组成：Al2.0%～3.5%，Nb12%～16%，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种低温高强钛铝铌合金专用焊丝，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Al1.5%，Nb10%，Fe≤0.10%，Si≤0.05%，C≤0.08%，N≤0.04%，H≤0.006%，O≤0.12%，余量为Ti。

上述的一种低温高强钛铝铌合金专用焊丝，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Al1.8%，Nb11.8%，Fe≤0.10%，Si≤0.05%，C≤0.08%，N≤0.04%，H≤0.006%，O≤0.12%，余量为Ti。

上述的一种低温高强钛铝铌合金专用焊丝，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Al1.6%，Nb11%，Fe≤0.10%，Si≤0.05%，C≤0.08%，N≤0.04%，H≤0.006%，O≤0.12%，余量为Ti。

上述的一种低温高强钛铝铌合金专用焊丝，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Al1.6%，Nb10.5%，Fe≤0.10%，Si≤0.05%，C≤0.08%，N≤0.04%，H≤0.006%，O≤0.12%，余量为Ti。

本发明钛铝铌合金专用焊丝的制备方法为：

步骤一、将海绵钛、Al粉和Ti-Nb中间合金颗粒按质量百分比均匀混合，然后在油压机上压制成块状电极；

步骤二、将数块电极采用等离子焊接成长条状，然后在真空自耗电弧炉中进行二至三次熔炼，得到铸锭；

步骤三、切除铸锭的冒口并剔除铸锭的表面缺陷，然后在温度为1040℃～1210℃的条件下对铸锭进行开坯锻造；

步骤四、在温度为890℃～1010℃的条件下将开坯锻造后的铸锭在自由锻设备上进行自由锻造，得到粗棒；

步骤五、在温度为890℃～960℃的条件下将锻造后的粗棒热轧为规格为Φ8mm～Φ12mm的细棒；

步骤六、采用磨光或车光方式去除粗棒表面氧化皮及微裂纹等缺陷，然后在温度为740℃～760℃的条件下对细棒进行热拉拔，得到丝材；

步骤七、将丝材进行表面机械处理或酸碱洗处理，然后进行退火处理，最终得到规格为Φ0.5～Φ6mm的成品焊丝。