[發明專利]一種預置粉末高熵合金激光焊接的方法

有效

• 申請號: 202010092935.2
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111318805B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 吳繼禮;周子翼;張峰;梁向鋒
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/211
• 分類號: B23K26/211;B23K26/12;B23K26/60;B23K26/70
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本方法涉及激光焊接技術領域，特別是一種預置粉末高熵合金激光焊接的方法。本發明通過使用浸沒于丙酮中的高熵合金粉末充分潤濕，并均勻涂刷且整形于高熵合金板對接接口處，制成焊接預制件。采用連續激光熔化對接接口，使粉末熔化并進入焊接熔池中，從而實現CoCrFeNiMn或/和AlCoCrFeNi高熵合金板預置粉末激光焊接。本發明能有效的提升焊縫的綜合力學性能，同時降低了常用的同步送粉激光焊接所造成的粉末損失。

技術領域

本方法涉及激光焊接技術領域，特別是一種能夠實現高強度激光焊接高熵合金方法，具體的說，是一種預置粉末高熵合金激光焊接的方法。

背景技術

高熵合金是通過五種及五種以上元素構成的新型合金材料，每種元素的含量相等或接近相等，該類合金具有較高的配置熵。目前，主要的高熵合金體系以過渡族元素為主，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異等特點，因而使其成為了一種具有廣闊的應用前景新型結構材料。

目前，針對高熵合金的技術開發已從集中在成分的設計與合金制備拓展到組織調控和性能提升、新型加工技術等方面。其中，基于激光加工技術的高熵合金激光焊接技術逐步得到重視。激光焊接是一種較為先進的金屬和合金連接技術，已廣泛應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基體組織的影響，但仍存在焊后高熵合金的強度與延伸率明顯下降。因此，改進和開發高熵合金焊接方法尤為重要。

新型激光焊機自帶相應的同步送粉裝置，粉末隨保護氣體被輸送到相應位置，以實現熔覆或焊接。但是，同步送粉對于合金粉末的粒度、形狀有著較為嚴格的要求，且很難控制進入送出粉末全部進入熔池，易造成浪費。因此，根據焊縫尺寸，預置所需粉末，通過激光熔化粉末的同時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。

發明內容

本發明的目的是提供一種預置粉料方法實現高熵合金高強度焊接的方法，能夠提升高熵合金焊接工藝下其焊縫強度與延伸率。

本發明通過如下步驟實現，

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

(2)對步驟(1)中的高熵合金板進行處理，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水中進行淬火；使用通用壓機將高熵合金板沿厚度方向壓制成薄板；對薄板進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)將購買的商用高熵合金粉末浸沒于丙酮中充分潤濕，待粉末沉降至溶液底部待用。

(4)使用金剛石精密切割機，將步驟(2)中處理后的CoCrFeNiMn或/和AlCoCrFeNi高熵合金板制成長度相等的兩塊板，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接接口處，并用刮刀對粉末進行整形至尺寸與板材厚和寬尺寸一致，制成焊接預制件。

(7)將步驟(6)得到的焊接預制件在室溫下靜置使得丙酮完全揮發。

(8)將經過靜置處理的焊接預制件放置于激光焊接平臺上，采用激光焊機發出連續激光熔化對接接口，使粉末熔化并進入焊接熔池中。

(9)取下步驟(8)中的焊接樣品，通過電火花線切割制成拉伸樣品(具體尺寸如圖2所示)進行拉伸測試，同時，通過金相分析焊縫組織。