[发明专利]钛-钢复合材料电弧熔-钎焊制备用过渡层焊丝及方法

说明书

本发明公开的钛‑钢复合材料电弧熔‑钎焊制备用过渡层焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Ag粉60.0～70.0％，Ni粉10.0～20.0％，Zn粉5.0～10.0％，Mn粉5.0～10.0％，以上组分质量百分比之和为100％。该钛‑钢复合材料电弧熔‑钎焊制备用过渡层焊丝，解决了电弧增材制备过程中钛、钢直接的组织连接问题。还提供了钛‑钢复合材料电弧熔‑钎焊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领域，具体涉及一种钛-钢复合材料电弧熔-钎焊制备用过渡层焊丝，还涉及该种钛-钢复合材料电弧熔-钎焊制备用过渡层焊丝的制备方法。

背景技术

增材制造技术是20世纪80年代后期发展起来的制造技术，基于离散、堆积的思想，将待加工零件的三维数字化模型进行分层切片处理，最后以逐层累加的方式实现零件的直接制造。同传统的制造方法相比，它的优势在于不仅突破了传统零件依赖多工序结合的制造方式，还实现了设计加工一体化制造，具有极高的材料利用率。

钛-钢复合结构同时兼有钢的高强度和钛的优异耐腐蚀性能。采用金属增材制造的方式直接制造钛-钢连接结构具有以下优势：其一，基于离散/堆积思想的金属增材制造不受实际结构复杂程度的限制，可以满足工业生产的装卡和精度要求；其二，在航空航天、石油化工等领域的实际应用中，为了提高结构的耐腐蚀性能，往往用到大口径的钛管体，其管体制作方法往往通过锻造大型钛锭，最后得到管体结构，不仅生产成本极高、周期长，还造成了材料和能源的浪费，而增材制造是一种逐层累积制造的方法，具有材料利用率用高、生产周期短等优势。但是，由于钛-钢之间较大的物理化学性质差异，使得获得性能可靠的钛-钢连接接头较困难。为了实现钛-钢梯度结构的增材制备，可以通过添加不同成分的合金焊丝来实现钛-钢两侧材料的梯度式连接，使得两者之间的性能差异得到缓解，此外不同的合金成分也有助于对界面处进行冶金调控，改善界面的微观结构和连接性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛-钢复合材料电弧熔-钎焊制备用过渡层焊丝，解决了电弧增材制备过程中钛、钢直接的组织连接问题。

本发明的另一个目的是提供一种钛-钢复合材料电弧熔-钎焊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-钢复合材料电弧熔-钎焊制备用过渡层焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Ag粉60.0～70.0％，Ni粉10.0～20.0％，Zn粉5.0～10.0％，Mn粉5.0～10.0％，以上组分质量百分比之和为100％。

本发明的特征还在于，

各个药粉的粒度均为100～200目；药芯焊丝的填充量控制在30wt.％～35wt.％。

焊皮为紫铜带，紫铜带厚度为0.4mm，宽为7mm。

本发明所采用的另一个技术方案是，钛-钢复合材料电弧熔-钎焊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以下药粉：Ag粉60.0～70.0％，Ni粉10.0～20.0％，Zn粉5.0～10.0％，Mn粉5.0～10.0％，以上组分质量百分比之和为100％；

步骤2：将步骤1称取的药粉，将其置于真空加热炉内加热，加热温度为300-350℃，保温时间为2-3h，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1.5-2h；

步骤3：采用紫铜带为焊皮，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，第一道拉拔模具孔径为2.6mm；

步骤4：第一道工序拉拔完毕后，将模具孔径依次减少，最终获得直径1.0～1.2mm的药芯焊丝。

本发明的特征还在于，

步骤1中，各个药粉的粒度均为100～200目。