[发明专利]一种增材制造用粉芯焊丝及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种增材制造用粉芯焊丝及其制备方法和应用，所述增材制造用粉芯焊丝包括金属外皮和包覆于所述金属外皮内的粉芯；所述粉芯的填充率为62‑68％；所述粉芯以质量百分含量计包括：硼粉0.055‑0.11％，余量为钛粉及不可避免的杂质元素；所述金属外皮包括金属铝。通过对粉芯组成及填充率的特定选择实现了增材制造用粉芯焊丝的制备，可以满足钛铝合金电弧熔丝增材制造的用丝要求。针对不同钛含量的钛铝合金的增材制造所需要的焊材都可以轻松实现，成分调控简单易行。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种增材制造用粉芯焊丝及其制备方法和应用。

背景技术

目前，增材制造技术凭借独特的工艺特点越来越受到学者的青睐。它是基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动，采用材料逐层累加的方法制造实体零件的快速成形技术。

如CN111702183A公开了一种球形钛铝合金粉末及其制备方法、应用。所述制备方法包括：将钛铝合金棒置于真空环境中；向真空环境中通入惰性气体以置换空气，置换后真空环境中氧含量在5ppm以下；利用电弧使钛铝合金棒端面熔化出液膜；旋转钛铝合金棒，在离心力作用下液膜破碎成微细液滴；冷却，得到球形钛铝合金粉末。所述球形钛铝合金粉可包括采用上述制备方法所制备出的钛铝合金粉。所述应用包括在激光或电子束增材制造领域中的应用，在激光或电子束熔覆领域中的应用。生产的钛铝合金粉具有粉末粒径细小、粒经分布区间窄、粉末颗粒球形度高、流动性好、松装密度大、振实密度高和夹杂物少等特点。

CN111112636A公开了一种钛铝合金粉末及其制备方法，属于粉末合成领域。制备方法包括：将一定比例的金属钛与金属铝混合后，置于溶解有低价钛卤化物的熔融卤化物中，搅拌一段时间至反应完全后，得到固态钛铝合金粉末与熔融态卤化物盐的固液混合物，再经分离过程获得钛铝合金粉末。该方法避开了传统的钛基合金粉末制备工艺中的高温、高能耗过程，利用操作简单、容易控制的歧化反应实现了成分可控且合金元素铝浓度范围宽泛、元素分布均匀的钛铝合金粉末的低成本制备。所得产品不仅可用于粉末冶金，还可以作为合金型材及3D打印用球形粉末的合成原料使用。

但由于钛铝基金属间化合物的室温塑性和韧性较低，导致该合金制造加工的工艺性能较差，制造成本高昂，这些问题成为限制该材料在工程上广泛应用的瓶颈。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种增材制造用粉芯焊丝及其制备方法和应用，通过对粉芯组成及填充率的特定选择实现了增材制造用粉芯焊丝的制备，可以满足钛铝合金电弧熔丝增材制造的用丝要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种增材制造用粉芯焊丝，所述增材制造用粉芯焊丝包括金属外皮和包覆于所述金属外皮内的粉芯；

所述粉芯的填充率为62-68％；

所述粉芯以质量百分含量计包括：硼粉0.055-0.11％，余量为钛粉及不可避免的杂质元素；

所述金属外皮包括金属铝。

本发明提供的粉芯焊丝，通过成分和填充率的特定选择，很好的实现增材制造的复杂多样化和简便易行化，一方面，粉芯丝材的外皮采用纯铝带，柔韧性好，经过拉丝机剪径孔可以实现完美闭合；另一方面，针对不同钛含量的钛铝合金的增材所需要的焊材都可以轻松实现，成分调控简单易行，我们所发明的焊丝完全可以实现机械自动化生产。