[發(fā)明專(zhuān)利]一種預(yù)置粉末高熵合金激光焊接的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010092935.2
• 申請(qǐng)日: 2020-02-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111318805B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳繼禮;周子翼;張峰;梁向鋒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23K26/211
• 分類(lèi)號(hào): B23K26/211;B23K26/12;B23K26/60;B23K26/70
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本方法涉及激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種預(yù)置粉末高熵合金激光焊接的方法。本發(fā)明通過(guò)使用浸沒(méi)于丙酮中的高熵合金粉末充分潤(rùn)濕，并均勻涂刷且整形于高熵合金板對(duì)接接口處，制成焊接預(yù)制件。采用連續(xù)激光熔化對(duì)接接口，使粉末熔化并進(jìn)入焊接熔池中，從而實(shí)現(xiàn)CoCrFeNiMn或/和AlCoCrFeNi高熵合金板預(yù)置粉末激光焊接。本發(fā)明能有效的提升焊縫的綜合力學(xué)性能，同時(shí)降低了常用的同步送粉激光焊接所造成的粉末損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本方法涉及激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種能夠?qū)崿F(xiàn)高強(qiáng)度激光焊接高熵合金方法，具體的說(shuō)，是一種預(yù)置粉末高熵合金激光焊接的方法。

背景技術(shù)

高熵合金是通過(guò)五種及五種以上元素構(gòu)成的新型合金材料，每種元素的含量相等或接近相等，該類(lèi)合金具有較高的配置熵。目前，主要的高熵合金體系以過(guò)渡族元素為主，如以CoCrCuFeNi、CoCrFeMnNi為代表的面心立方相高熵合金；以AlCoCrFeNi、HfNbTaTiZr為代表的體心立方相高熵合金；以AlCoCrCuFeNi、CrCuFeMnNi為代表的具有面心立方相與體心立方相的雙相高熵合金。在性能上，相較于傳統(tǒng)的合金，高熵合金具有硬度高、延展性好、耐磨以及耐腐蝕性能優(yōu)異等特點(diǎn)，因而使其成為了一種具有廣闊的應(yīng)用前景新型結(jié)構(gòu)材料。

目前，針對(duì)高熵合金的技術(shù)開(kāi)發(fā)已從集中在成分的設(shè)計(jì)與合金制備拓展到組織調(diào)控和性能提升、新型加工技術(shù)等方面。其中，基于激光加工技術(shù)的高熵合金激光焊接技術(shù)逐步得到重視。激光焊接是一種較為先進(jìn)的金屬和合金連接技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于多種材料的焊接工藝中。另外，雖然采用激光焊接高熵合金可以減弱焊接余熱對(duì)基體組織的影響，但仍存在焊后高熵合金的強(qiáng)度與延伸率明顯下降。因此，改進(jìn)和開(kāi)發(fā)高熵合金焊接方法尤為重要。

新型激光焊機(jī)自帶相應(yīng)的同步送粉裝置，粉末隨保護(hù)氣體被輸送到相應(yīng)位置，以實(shí)現(xiàn)熔覆或焊接。但是，同步送粉對(duì)于合金粉末的粒度、形狀有著較為嚴(yán)格的要求，且很難控制進(jìn)入送出粉末全部進(jìn)入熔池，易造成浪費(fèi)。因此，根據(jù)焊縫尺寸，預(yù)置所需粉末，通過(guò)激光熔化粉末的同時(shí)將高熵合金基體連接成為了一種可選的高熵合金焊接方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)置粉料方法實(shí)現(xiàn)高熵合金高強(qiáng)度焊接的方法，能夠提升高熵合金焊接工藝下其焊縫強(qiáng)度與延伸率。

本發(fā)明通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)，

(1)通過(guò)感應(yīng)熔煉制備CoCrFeNiMn或/和AlCoCrFeNi高熵合金板。

(2)對(duì)步驟(1)中的高熵合金板進(jìn)行處理，即：先將高熵合金板置于馬弗爐中加熱保溫，加熱保溫后取出并在自來(lái)水中進(jìn)行淬火；使用通用壓機(jī)將高熵合金板沿厚度方向壓制成薄板；對(duì)薄板進(jìn)行退火處理后取出高熵合金板，打磨去除氧化層，使用丙酮超聲清洗去除表面污染物。

(3)將購(gòu)買(mǎi)的商用高熵合金粉末浸沒(méi)于丙酮中充分潤(rùn)濕，待粉末沉降至溶液底部待用。

(4)使用金剛石精密切割機(jī)，將步驟(2)中處理后的CoCrFeNiMn或/和AlCoCrFeNi高熵合金板制成長(zhǎng)度相等的兩塊板，厚和寬的尺寸維持不變。

(5)取切割后的兩塊高熵合金板對(duì)接，并在兩塊板中間留0.5毫米～2毫米的間隔。如圖1所示。

(6)取步驟(3)得到沉降粉末均勻涂刷在對(duì)接接口處，并用刮刀對(duì)粉末進(jìn)行整形至尺寸與板材厚和寬尺寸一致，制成焊接預(yù)制件。

(7)將步驟(6)得到的焊接預(yù)制件在室溫下靜置使得丙酮完全揮發(fā)。

(8)將經(jīng)過(guò)靜置處理的焊接預(yù)制件放置于激光焊接平臺(tái)上，采用激光焊機(jī)發(fā)出連續(xù)激光熔化對(duì)接接口，使粉末熔化并進(jìn)入焊接熔池中。

(9)取下步驟(8)中的焊接樣品，通過(guò)電火花線(xiàn)切割制成拉伸樣品(具體尺寸如圖2所示)進(jìn)行拉伸測(cè)試，同時(shí)，通過(guò)金相分析焊縫組織。