[发明专利]钛-钢梯度复合材料CMT制备用过渡层焊丝及制备方法

说明书

本发明公开的钛‑钢梯度复合材料CMT制备用过渡层焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Cr粉10～20％，Ni粉10～20％，Nb粉10～20％，Co粉5～10％，剩余为Cu粉，以上组分质量百分比之和为100％。该药芯焊丝既可用于TIG焊，又可用于MIG焊，解决了钛‑钢梯度复合材料的电弧增材直接制备问题。还提供了一种钛‑钢梯度复合材料CMT制备用过渡层焊丝的制备方法。

技术领域

本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种钛-钢梯度复合材料CMT制备用过渡层焊丝，还涉及一种钛-钢梯度复合材料CMT制备用过渡层焊丝的制备方法。

背景技术

钛与钢异种金属连接结构，由于具有耐蚀性好、强度高等特点，在航空航天、能源动力、石油化工等工业部门有着巨大的应用潜力。但是，钛和钢之间的热物理性能差异较大，并极易形成脆性的金属间化合物，从而降低接头的连接性能。目前，人们针对钛-钢异种金属连接的研究工作已经开展了50余年，从金属连接理论发展到激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊、钎焊、扩散焊、爆炸焊、钨极氩弧焊、冷金属过渡焊接等众多先进焊接方法。然而在实际应用中，往往由于受到相应焊接方法的限制，目前还难以实现具有复杂结构的钛-钢实际应用部件的连接。因此，如何克服钛-钢连接接头在应用结构上的局限性，是钛-钢连接向工程中推广应用亟待解决的问题。

电弧增材制造技术，尤其是其中的冷金属过渡技术(Cold Metal Transfer,CMT)可以实现复杂尺寸结构件的制备，并且操作简便、适应性强，成为探索钛-钢复合结构制备最理想的选择。然而，由于钛和钢之间热物理性能差异大且极易生成脆性金属间化合物，开发一种过渡层焊接材料进行钛-钢复合结构的电弧增材制造至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛-钢梯度复合材料CMT制备用过渡层焊丝，该药芯焊丝既可用于TIG焊，又可用于MIG焊，解决了钛-钢梯度复合材料的电弧增材直接制备问题。

本发明的另一个目的是提供一种钛-钢梯度复合材料CMT制备用过渡层焊丝的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，钛-钢梯度复合材料CMT制备用过渡层焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Cr粉10～20％，Ni粉10～20％，Nb粉10～20％，Co粉5～10％，剩余为Cu粉，以上组分质量百分比之和为100％。

本发明的特征还在于，

Cr粉的纯度≥99.9％，Ni粉的纯度≥99.9％，Nb粉的纯度≥99.9％，Co粉的纯度≥99.9％，Cu粉的纯度≥99.9％，5种金属粉的粒度都是100～200目。

焊皮为紫铜带，紫铜带厚度0.3mm，宽度7mm。

焊丝中药芯粉末的填充率为25wt.％～30wt.％。

本发明所采用的另一个技术方案是，钛-钢梯度复合材料CMT制备用过渡层焊丝的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：按质量百分比分别称取Cr粉10～20％，Ni粉10～20％，Nb粉10～20％，Co粉5～10％，剩余为Cu粉，以上组分质量百分比之和为100％；

步骤2：将步骤1称取的Cr粉、Ni粉，Nb粉，Co粉和Cu粉置于真空加热炉内加热，加热温度为150℃-200℃，保温时间为1h-2h，去除药粉中的结晶水；烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为30min-40min；

步骤3：使用紫铜带作为焊皮，采用酒精去除紫铜带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在紫铜带内，第一道拉拔磨具孔径为2.6mm；

步骤4：第一道工序拉拔完毕后，依次减小磨具孔径拉拔，最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm；