[发明专利]高熵合金预制体与TA2/0Cr18Ni9熔焊方法

说明书

本发明公开了一种高熵合金预制体，按原子百分比由以下组分组成：Ti为5～10％，Ni为30～35％，Cu为20～27％，Cr为24～28％，Fe为余量，总百分比为100％。本发明还公开了高熵合金预制体与TA2/0Cr18Ni9熔焊方法，包括：焊接前，将钛板、不锈钢板材加工出45°V型坡口，不留钝边，将坡口两侧打磨干净，对钛板、不锈钢板材及高熵合金预制体进行抛光和清洗；焊接时，将高熵合金预制体置于钛板和不锈钢板之间，分别焊接；焊接完成后，将焊件放入石灰粉中焊后缓冷。使用本发明高熵合金预制体TIG焊钛/钢，形成的高熵焊缝基本上消除了脆性金属间化合物，得到的接头为简单固溶体组织，接头综合机械性能显著提高。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体地说，涉及一种高熵合金预制体及与 TA2/0Cr18Ni9熔焊方法。

背景技术

钛及钛合金因具有良好的韧性、优良的机械加工性能以及抗腐蚀性能，广泛地应用于在石油化工、航空航天等领域。但是其价格较高，而钢作为常用的结构材料，具有优异的力学性能、焊接性及热稳定性，且成本较低。钛/ 钢复合结构综合两者的优点，在减轻结构质量的同时提高了结构的抗腐蚀性能，且成本较低，被广泛应用于航空航天、海洋工程、核反应堆和化工容器制造等行业。

但是，钛/钢复合结构的应用势必涉及到钛与钢的焊接问题。由于钛与钢的物理和化学性能存在较大差异，导致其在焊接中存在很大困难。热导率和线膨胀系数的差异使钛与钢在焊接时不能同时熔化，并产生裂纹；而互溶性差、高温易氧化，使得容易在焊接中产生脆性的TiFe₂、TiFe、TiC等化合物。目前，用于钛/钢焊接的主要方法是熔化焊、压力焊和钎焊，大多通过添加V、 Cu/V等中间层阻止脆性金属间化合物的产生，这几种方法均能将钛/钢焊在一起，但上述方法或因焊接工艺很难控制或因金属间化合物导致接头性能不佳，而使其不能广泛应用于工业生产。

发明内容

本发明的目的提供一种高熵合金预制体，解决了现有焊接方法易形成脆硬的金属件化合物，不易获得高性能的钛-钢复合结构的问题。

本发明的另一个目的是提供一种高熵合金预制体与TA2/0Cr18Ni9熔焊方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种高熵合金预制体，按原子百分比由以下组分组成：Ti为5～10％，Ni为30～35％，Cu为20～27％，Cr为 24～28％，Fe为余量，原子百分比之和为100％。

优选地，一种高熵合金预制体，按原子百分比由以下组分组成：Ti为5％， Ni为30％，Cu为27％，Cr为24％，Fe为余量，原子百分比之和为100％。

优选地，一种高熵合金预制体，按原子百分比由以下组分组成：Ti为8％， Ni为33％，Cu为24％，Cr为26％，Fe为余量，原子百分比之和为100％。

优选地，一种高熵合金预制体，按原子百分比由以下组分组成：Ti为10％， Ni为35％，Cu为22％，Cr为28％，Fe为余量，原子百分比之和为100％。

本发明还公开了一种高熵合金预制体与TA2/0Cr18Ni9熔焊方法，包括以下步骤：

步骤1，焊接前，将钛板、不锈钢板材加工出45°V型坡口，不留钝边，将坡口两侧打磨干净，对钛板、不锈钢板材及高熵合金预制体进行抛光和清洗，不得有污垢、油渍和水痕；

步骤2，将高熵合金预制体置于钛板和不锈钢板之间，先焊接高熵合金预制体与不锈钢板材侧，再焊接钛板与高熵合金预制体侧，焊接时通双面氩气保护；

步骤3，焊接完成后，将焊件放入石灰粉中，进行焊后缓冷，减小焊接应力。

优选地，高熵合金预制体的制备方法为：

按原子百分比由以下组分组成：Ti为5～10％，Ni为30～35％，Cu为 20～27％，Cr为24～28％，Fe为余量，原子百分比之和为100％；