[發明專利]用于鎂-鋼MIG焊接的高熵藥芯焊絲及其制備方法

有效

• 申請號: 201810056774.4
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108161276B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 董鵬;郭燕陽;王勇;張紅霞;閆志峰;楊瀟;王文先
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;武建云

本發明公開了一種用于鎂?鋼MIG焊接的高熵藥芯焊絲，藥粉由以下組分按原子百分比配制，總的百分比是100%，其中Fe為5~15%，Mg為10%~20%，Cr為20%~45%，Ni為21%~39%，Cu為5%~13%。外皮材料采用工業用高純銅帶。制備步驟包括：一、熔配母合金；二、應用真空氣霧化制粉技術，制備霧化粉；三、采用藥芯焊絲成型機組設備制成高熵藥芯焊絲。利用本發明的高熵藥芯焊絲進行鎂?鋼MIG焊接，獲得了優質的鎂?鋼焊接接頭，焊縫金屬的化學成分處在高熵合金的主元范圍內，實現了焊縫的高熵化。焊縫具有優良的強度和韌性，有效消除了脆性金屬間化合物相，綜合機械性能良好。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，具體為一種用于鎂-鋼MIG焊接的高熵藥芯焊絲及其制備方法。

背景技術

近年來，由于能源問題和環境問題的日益嚴重，在飛機、汽車、火車、船舶等制造工業以及能源、航空航天、國防等領域均提出了產品輕量化的迫切要求。鎂和鎂合金憑借其密度低、比強度高的優良性能，在產品輕量化的過程中扮演了重要的角色。鎂-鋼復合制件的重量相當于鋼材的50~60%，又同時兼具有鎂和鋼的其它優良特性，在提高材料利用率和減輕結構重量，提高制件耐腐蝕性，降低成本等方面具有明顯的社會效應和經濟效益，具有良好的應用發展前景。但是，采用鎂和鋼的復合部件替代鋼部件，也對鎂-鋼異種材料的焊接提出了嚴格的要求。

目前，用于鎂-鋼異種材料焊接的主要方法是電阻焊、釬焊和熔化焊。電阻焊可以較好的控制兩種材料間脆性層的厚度，是一種不錯的鎂-鋼異種材料焊接方法。但是，電阻焊對材料的形狀和厚度有特殊的要求，加工效率低，無法廣泛應用于工業生產；釬焊由于易形成焊縫缺陷，焊接質量不高，廣泛應用同樣也受到限制；而熔化焊不僅可以實現鎂-鋼異種材料的高效連接，而且具有加工效率高，工藝靈活的特點。尤其以MIG焊最具代表性，MIG焊可以采用半自動或全自動焊接，應用范圍廣，具有突出的優點：1焊接質量好：焊接過程穩定，變形小，有良好的陰極破碎作用。2焊接生產率高：可采用大的電流密度焊接，母材熔深大，焊絲熔化速度快，自動化程度高。3保護效果好：由于采用惰性氣體作保護氣，不與熔池金屬發生反應，有效避免了焊縫缺陷的產生。但是MIG焊也不可避免的會存在脆性金屬間化合物層，導致接頭性能不佳，限制了MIG焊的廣泛使用。

發明內容

本發明將藥芯焊絲技術和高熵合金技術有機結合，得到了一種高熵藥芯焊絲，目的是解決現有技術中，MIG焊焊絲直接熔焊鎂-鋼時，易形成脆性金屬間化合物而導致焊接接頭強度降低的問題。利用本發明的高熵藥芯焊絲進行鎂-鋼MIG焊接，焊縫金屬的化學成分處在高熵合金的主元范圍內，焊縫處的結構組織趨于單一的bcc或fcc，實現了焊縫的高熵化，易于獲得優質的鎂-鋼焊接接頭。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種用于鎂-鋼MIG焊接的高熵藥芯焊絲，包括藥粉和外皮。

藥粉由以下組分按原子百分比配制，總的原子百分比是100%，其中Fe 5~15%，Mg10%~20%，Cr 20%~45%，Ni 21%~39%，Cu 5%~13%；

外皮材料采用工業用高純銅帶。

上述用于鎂-鋼MIG焊接的高熵藥芯焊絲的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、配置母合金

按原子百分比組成，總的原子百分比是100%，其中Fe為5~15%，Mg為10%~20%， Cr為20%~45%，Ni為21%~39%，Cu為5%~13%；

將上述的原子百分比換算成質量百分比，按照質量百分比稱量好各種高純金屬；將上述稱量好的金屬材料在球磨機中混勻，壓實成坯料；將制成的坯料在真空電弧爐中進行熔配，制成母合金；

步驟二、應用真空氣霧化制粉技術，制備出高熵霧化粉，粉末顆粒度控制在80~100目；