[发明专利]一种双丝电弧增材制造梯度高熵合金设备及高熵合金的制造方法

说明书

本发明涉及一种双丝电弧增材制造梯度高熵合金设备及高熵合金的制造方法，其特征在于：包括设备本体、工作台、送丝机构、角磨机构、焊接机构以及保护气系统，其双丝为组合绞丝和实心焊丝，所述的组合绞丝为若干单根不同材质的实心丝螺旋绞合组成，其采用了电弧为热源，融化焊丝来进行增材，可通过改变两种绞丝的成分以及相互之间的送丝速度来调整制备出的梯度材料零件的成分；本发明突破了通过融化金属粉末来进行高熵合金梯度材料的增材制造，通过采用丝材搭配进行不同高熵合金梯度材料的增材制造，优点在于原料成本低，增材效率高，原料利用率高，可制造大尺寸梯度高熵合金零件。

技术领域

本发明高熵合金及增材制造技术领域，特别涉及一种双丝电弧增材制造梯度高熵合金设备，及涉及到一种双丝电弧增材制造梯度高熵合金的制造方法。

背景技术

金属材料高熵合金又称多主元合金，一般是由五种或五种以上等摩尔或者近似等摩尔的元素组成的合金，并且每种元素的摩尔量都在5％～35％之间。虽然高尚合金拥有较多种类的元素，但是并没有形成吉布斯相率所预测的复杂的金属间化合物，而是形成了简单固溶体。其与传统合金相比，高熵合金具有高强度、高硬度，并且具有良好的耐高温性能和耐腐蚀性。高熵合金在舰船、涡轮叶片、高温炉及热交换器等耐高温耐磨材料方面成为备受关注的材料之一，并且在航天航空和核工业也具有较大潜力。

缆式焊丝作为一种新型焊丝，由多股细丝旋转绞合而成。最常用的缆式焊丝由7根细丝组成，1根中间丝和6根外围丝。缆式焊丝由于其特殊的形状，可以降低丝材的刚度，便于缠绕和使用，在焊接过程中拥有高效的焊接效率，而且在焊接过程中焊丝的旋转使电弧发生旋转，使得缆式焊丝拥有较好的焊接质量。

高熵合金梯度材料由于不同区域拥有不用的机械性能，使其同时满足强度和韧性。增材制造领域打印高熵合金梯度材料的早就已经出现，但是普遍使用的是粉末烧结和粉末熔覆。由于使用粉末进行增材制造设备及原材料成本高，且打印部件尺寸受到限制，增材效率低下等原因并没有在在工业中广泛应用。

发明内容

为了解决上述存在的问题和不足，本发明提供一种双丝电弧增材制造梯度高熵合金设备及高熵合金的制造方法，能使打印高熵合金梯度材料的成本更低，生产效率更高，而且可以打印大型高熵合金梯度材料的零部件。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种双丝电弧增材制造梯度高熵合金的设备，其特征在于：包括设备本体、工作台、送丝机构、角磨机构、焊接机构以及保护气系统；

所述工作台固定于设备本体上，且所述的工作台上设置有夹具，用于在使用过程中固定基板保证制作过程中高熵合金基板的稳定；

所述送丝机构包括若干焊丝的输送组件，所述输送组件的末端正对焊接机构设置，且其可相对工作台活动设置，其用于通过内置程序控制绞丝匀速接触焊枪制造高熵合金；

所述焊接机构包括主焊枪和控制主焊枪移动的驱动单元模块以及控制主焊枪电流输出的控制电路模块，所述焊接机构用于通过内置程序控制以电弧为热源对绞丝进行加热进行电弧增材制造；

所述角磨机构包括角磨机和驱动单元，用于焊接过程中对工件层与层之间进行打磨去除氧化层；

所述保护气系统包括储气罐和喷气模块，所述储气罐用于存储惰性混合气体，所述喷气模块用于根据程序设定匀速的朝焊接处喷射保护气以及对焊接高温部位进行快速降温冷却。

通过上述方案设置，相对于现有的高熵合金制作设备，本设备可由操作人员现场进行控制，通过对设备各部件的单独控制，尤其是其送丝机构的控制，控制其各夹头上焊丝的进给速度和进给与否即可控制成品高熵合金的材质和成分。

还包括有一种基于上述设备制作高熵合金的方法，所述绞丝包括组合绞丝和实心焊丝，所述的组合绞丝为若干单根不同材质的实心丝螺旋绞合组成，所述的主焊枪采用电弧为热源进行电弧增材制造。