CN112935621B - 石墨烯增强ta1-q345中间层用焊丝及制备方法 - Google Patents

石墨烯增强ta1-q345中间层用焊丝及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的石墨烯增强TA1‑Q345中间层用焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯粉末按质量百分比由以下组分组成：石墨烯/Ni复合粉40～60％，Nb粉10～30％，Ag粉20～30％，以上组分质量百分比之和为100％；其中，石墨烯/Ni复合粉中各原料配比按质量百分比具体为：石墨烯0.12～0.30％，剩余为Ni粉，以上组分质量百分比之和为100％。该焊丝解决了TA1‑Q345层状复合板无法直接熔焊对接的问题。还提供了上述石墨烯增强TA1‑Q345中间层用焊丝的制备方法。

Description

石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝及制备方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝，还涉及该种石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝的制备方法。
背景技术
TA1-Q345层状复合板通过爆炸焊接的方式制备，兼有TA1优异的耐腐蚀性能和Q345高强度特点，是石油化工行业理想的选择。TA1和Q345的主要合金元素Ti和Fe之间反应生成脆性的金属间化合物(Fe2Ti和FeTi)，导致两者直接熔焊连接时发生脆性断裂。目前，关于TA1-Q345层状复合板的对接焊接主要是通过搭接焊接方式，既通过增加盖板结构，焊接时候TA1和TA1焊接，Q345和Q345焊接，不进行中间层的焊接。这种焊接方法工艺复杂，操作困难，难以实现工程化应用，因此亟待需要开发实现TA1-Q345复合板直接熔焊连接的中间层焊接材料。
已有的研究结果表明，铜是实现钛、钢异种材料焊接最理想的焊接材料。对于常规的钛-钢对接接头，采用铜焊丝进行焊接后异质接头主要以铜基固溶体为主，塑韧性较好。但是，复合板的对接焊接和常规的异种材料的对接焊接相比，难度较大。复合板对接焊接除了不可避免会造成母材(钛和钢)发生同时熔化外，还要考虑其与周围焊缝的过渡问题。为了保证复合板对接接头优异的耐蚀性能，铜基焊丝焊接后需要在其上面进行钛焊丝的焊接，也就是实现两侧钛层的连接。由于中间层铜焊缝的存在，在进行钛焊丝焊接时，铜焊缝中的Cu元素和钛焊丝中的Ti元素反应将生成多种Cu-Ti金属间化合物。虽然Cu-Ti金属间化合物的塑韧性较Fe-Ti金属间化合物好，但是当其大量存在时，将导致钛焊缝脆性较大，在后续的加载过程中易发生开裂。因此，需要在铜基焊丝中添加多种合金元素，控制Fe-Ti脆性相的含量，改善焊缝中Cu-Ti金属间化合物的类型、尺寸和分布形态，从而提高接头性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝，解决了TA1-Q345层状复合板无法直接熔焊对接的问题。
本发明的另一个目的是提供一种石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯粉末按质量百分比由以下组分组成：石墨烯/Ni复合粉40～60％，Nb粉10～30％，Ag粉20～30％，以上组分质量百分比之和为100％；其中，石墨烯/Ni复合粉中各原料配比按质量百分比具体为：石墨烯0.12～0.30％，剩余为Ni粉，以上组分质量百分比之和为100％。
本发明的特征还在于，
Ni粉的纯度≥99.99％，粒度为300目；Nb粉的纯度≥99.99％，粒度为200目；Ag粉的纯度≥99.99％，粒度为200目；石墨烯的平均直径为10μm。
焊皮为紫铜带，紫铜带厚度0.3mm，宽度7mm。
药芯焊丝中药芯粉末的填充率为30～35wt％。
本发明所采用的第二个技术方案是，石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1：按质量百分比称取石墨烯0.12～0.30％，剩余为Ni粉，以上组分质量百分比之和为100％；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理；
步骤2：对步骤1球磨后的复合粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末的粒度为200目；
步骤3：按质量百分比分别称取步骤2筛分后的石墨烯/Ni复合粉40～60％，Nb粉10～30％，Ag粉20～30％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤4：将步骤3称取的石墨烯/Ni复合粉，Nb粉，Ag粉，置于真空加热炉中加热，加热温度为200℃～250℃，保温时间为1～3h，去除药粉中的结晶水；烘干后的各个药粉放置于混粉机中进行充分的混合；
步骤5：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4制备得到的药粉包裹在紫铜带内，逐次拉拔，最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm；
步骤6：药芯焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
本发明的特征还在于，
步骤1中，Ni粉的纯度≥99.99％，Ni粉的粒度是300目，石墨烯的平均直径为10μm。
步骤1中，粉末的球磨时间为5～8h，球磨速度为300～400rpm。
步骤3中，Nb粉的纯度≥99.99％，Ag粉的纯度≥99.99％，2种金属粉的粒度都是200目。
步骤5中，药芯焊丝中药芯粉末的填充率为30～35wt％。
本发明的有益效果是：
(1)本发明方法制备得到的药芯焊丝直径比较小，丝径为1.2mm的药芯焊丝适用广泛，该药芯焊丝既可用于TIG焊，又可用于MIG焊；
(2)由于石墨烯密度较低，直接将石墨烯与合金粉末一起混粉、拉拔，容易导致石墨烯大面积的团聚。本发明制备方法采用石墨烯与Ni粉进行球磨处理，制备得到石墨烯/Ni复合粉，这种制备方式可以有效降低石墨烯与合金粉末之间的团聚。
(3)Ni、Nb作为本发明药芯焊丝中药粉的主要组元，从Ti-Ni二元相图可知，Ti和Ni反应生成多种塑韧性较好的Ti-Ni金属间化合物；从Ti-Nb二元相图可知，高温下Nb元素与Ti元素之间反应生成韧性较好的β-Ti固溶体，从而减少了Ti元素与Fe元素之间反应生成脆性金属间化合物。药芯焊丝中的石墨烯由于其熔点较高，当在中间层上面进行钛焊丝焊接时，中间层中的石墨烯将与钛焊缝中的Ti元素原位反应合成TiC。细小的TiC可为Cu-Ti相的形核提供质点，从而细化焊缝中Cu-Ti相的尺寸，提高焊缝的强韧性。药芯焊丝焊皮的主要成分为Cu，Cu元素的熔点较Ti和Fe的低，当进行中间层焊接时，可以选择较低的热输入，从而可以减少石墨烯的烧损。
(4)TA1-Q345层状复合板开不对称双V形坡口，先用ER50-6焊丝在Q345侧坡口焊接Q345层(MIG焊接)，再用本发明的药芯焊丝在TA1侧坡口处焊接中间层(TIG焊接)，最后用ERTi-1焊丝焊接TA1层(TIG焊接)，所得焊接接头具有优良的强韧性；
(5)本发明制备方法药芯焊丝合金元素较少，制备工艺简单，便于进行大规模批量生产。
附图说明
图1为本发明制备方法中实施案例2球磨处理后的石墨烯/Ni复合粉末扫描电镜图片；
图2为本发明制备方法中实施案例2制备的药芯焊丝，在TA1-Q345层状复合板焊接时，中间层焊缝与Q345界面间的扫描电镜微观组织形貌图；
图3为本发明制备方法中实施案例2制备的药芯焊丝，在TA1-Q345层状复合板焊接时，中间层焊缝与ERTi-1焊缝的扫描电镜微观组织形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯粉末按质量百分比由以下组分组成：石墨烯/Ni复合粉40～60％，Nb粉10～30％，Ag粉20～30％，以上组分质量百分比之和为100％；其中，石墨烯/Ni复合粉中各原料配比按质量百分比具体为：石墨烯0.12～0.30％，剩余为Ni粉，以上组分质量百分比之和为100％。
Ni粉的纯度≥99.99％，粒度为300目；Nb粉的纯度≥99.99％，粒度为200目；Ag粉的纯度≥99.99％，粒度为200目；石墨烯的平均直径为10μm。
焊皮为紫铜带，紫铜带厚度0.3mm，宽度7mm。
药芯焊丝中药芯粉末的填充率为30～35wt％。
该药芯焊丝中各组分的作用和功能如下：
Cu元素作为药芯焊丝的主要合金元素，与Fe元素反应生成塑韧性较好的铜基固溶体和铁基固溶体，不生成脆性的金属间化合物，从而可以起到稀释焊缝中Fe2Ti和FeTi脆性金属间化合物的作用。与此同时，铜基固溶体熔点较低，在焊缝中最后凝固，通常会包围着脆性的Fe-Ti金属间化合物分布，从而可以抑制Fe-Ti相裂纹的产生。根据Cu-Ti二元相图可知，Cu元素和Ti元素反应生成多种韧性较好的Cu-Ti系列化合物(Cu4Ti，CuTi2，CuTi等)。这两者之间的反应将消耗掉熔池中部分Ti元素，从而可以减少Fe元素与Ti元素之间反应生成脆性金属间化合物。Cu作为中间层焊缝的主要元素，由于Cu的熔点较低，中间层焊接过程中可以采用较低的热输入，从而可以减少母材TA1-Q345的大量熔化，从而从根本上控制了焊缝中Fe、Ti元素的含量；
Ni元素作为药芯焊丝中药粉的主要组元，从Ti-Ni二元相图可知，两者反应生成一系列Ti-Ni化合物，其脆性较Fe-Ti相低。Ni与药芯焊丝焊皮的主要元素Cu之间形成连续固溶体，塑韧性较好。
Nb元素作为药芯焊丝中药粉的主要组元，由于Nb元素和Ti元素焊接性接近，熔焊连接时可以形成连续固溶体，强韧性好，从而可以提高中间层焊缝与盖面ERTi-1焊缝的结合强度；Nb元素和Fe元素反应生成硬度远小于Fe-Ti相的Fe-Nb化合物，这些化合物由于熔点较高，在电弧的搅拌作用下将弥散分布于中间层焊缝中，可以起到强化焊缝的作用。
Ag元素与Cu、Ti可反应生成韧性较好的共晶相，提高接头的塑韧性。Ag元素的熔点较低，可以进一步降低中间层焊接过程中的热输入，减少TA1-Q345母材的熔化。
石墨烯就结构特征而言，它是厚度仅为一个碳原子直径大小的二维平面碳原子层，碳原子之间依靠碳碳共价键连接，且由于石墨烯属于纳米尺寸，所以使其具有较高的表面能。而较高的表面能会赋予碳原子较高的活性以及较快的扩散速度。所以和普通的石墨相比，石墨烯的熔点会稍偏低。在激光熔覆过程中，在激光束较高的能量照射下，石墨烯将处于亚稳定状态，极易发生溶解从而与合金粉末中的碳化物形成元素构成碳化物相。石墨烯与Ti元素在高温下可反应生成微米级甚至纳米级的TiC微粒，弥散分布在ERTi-1焊缝中，形成第二相强化。这些细小的TiC微粒还可以作为Cu-Ti的形核质点，从而打断连续分布的Cu-Ti化合物，进一步提高焊缝的塑韧性。
本发明还提供上述石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1：按质量百分比称取石墨烯0.12～0.30％，剩余为Ni粉，以上组分质量百分比之和为100％；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理；
步骤1中，Ni粉的纯度≥99.99％，Ni粉的粒度是300目，石墨烯的平均直径为10μm。
步骤1中，粉末的球磨时间为5～8h，球磨速度为300～400rpm。
步骤2：对步骤1球磨后的复合粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末的粒度为200目；
步骤3：按质量百分比分别称取步骤2筛分后的石墨烯/Ni复合粉40～60％，Nb粉10～30％，Ag粉20～30％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤3中，Nb粉的纯度≥99.99％，Ag粉的纯度≥99.99％，2种金属粉的粒度都是200目。
步骤4：将步骤3称取的石墨烯/Ni复合粉，Nb粉，Ag粉，置于真空加热炉中加热，加热温度为200℃～250℃，保温时间为1～3h，去除药粉中的结晶水；烘干后的各个药粉放置于混粉机中进行充分的混合；
步骤5：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4制备得到的药粉包裹在紫铜带内，逐次拉拔，最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm；
步骤5中，药芯焊丝中药芯粉末的填充率为30～35wt％。
步骤6：药芯焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
实施例1
步骤1：按质量百分比称取石墨烯0.12％，剩余为Ni粉，以上组分质量百分比之和为100％；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理。粉末的球磨时间为5h，球磨速度为300rpm。Ni粉的纯度≥99.99％，Ni粉的粒度是300目，石墨烯的平均直径为10μm。
步骤2：对球磨后的复合粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末的粒度为200目。
步骤3：按质量百分比分别称取步骤2筛分后的石墨烯/Ni复合粉40％，Nb粉30％，Ag粉30％，以上组分质量百分比之和为100％；Nb粉的纯度≥99.99％，Ag粉的纯度≥99.99％，2种金属粉的粒度都是200目。
步骤4：将步骤3称取的石墨烯/Ni复合粉，Nb粉，Ag粉，置于真空加热炉内加热，加热温度为200℃，保温时间为1h，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；
步骤5：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4制备得到的药粉包裹在紫铜带内，逐次拉拔，最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm；步骤5中，紫铜带厚度0.3mm，宽度7mm；药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在30wt％。
步骤6：药芯焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
用实施例1制备的石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝，配合ERTi-1焊丝(TA1层)，及ER50-6焊丝(Q345层)焊接TA1-Q345复合板。焊接工艺为：TA1-Q345层状复合板开不对称双V形坡口，先用ER50-6焊丝在Q345侧坡口焊接Q345层(MIG焊接)，再用本发明的药芯焊丝在TA1侧坡口处焊接中间层(TIG焊接)，最后用ERTi-1焊丝焊接TA1层(TIG焊接)。Q345层焊接电流为180-220A，中间层焊接电流为100-120A，TA1层焊接电流为：100-120A。
经测试，焊接接头力学性能为：抗拉强度477MPa，断后延伸率10％。
实施例2
步骤1：按质量百分比称取石墨烯0.30％，剩余为Ni粉，以上组分质量百分比之和为100％；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理。粉末的球磨时间为8h，球磨速度为400rpm。Ni粉的纯度≥99.99％，Ni粉的粒度是300目，石墨烯的平均直径为10μm。
步骤2：对球磨后的复合粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末的粒度为200目。
步骤3：按质量百分比分别称取步骤2筛分后的石墨烯/Ni复合粉60％，Nb粉10％，Ag粉30％，以上组分质量百分比之和为100％；Nb粉的纯度≥99.99％，Ag粉的纯度≥99.99％，2种金属粉的粒度都是200目。
步骤4：将步骤3称取的石墨烯/Ni复合粉，Nb粉，Ag粉，置于真空加热炉内加热，加热温度为250℃，保温时间为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；
步骤5：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4制备得到的药粉包裹在紫铜带内，逐次拉拔，最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm；步骤5中，紫铜带厚度0.3mm，宽度7mm；药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在35wt％。
步骤6：药芯焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
用实施例2制备的石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝，配合ERTi-1焊丝(TA1层)，及ER50-6焊丝(Q345层)焊接TA1-Q345复合板。焊接工艺为：TA1-Q345层状复合板开不对称双V形坡口，先用ER50-6焊丝在Q345侧坡口焊接Q345层(MIG焊接)，再用本发明的药芯焊丝在TA1侧坡口处焊接中间层(TIG焊接)，最后用ERTi-1焊丝焊接TA1层(TIG焊接)。Q345层焊接电流为180-220A，中间层焊接电流为100-120A，TA1层焊接电流为：100-120A。
经测试，焊接接头力学性能为：抗拉强度523MPa，断后延伸率17％。
实施例2制备得到的石墨烯/Ni复合粉末的扫描电镜图片如图1所示。用实施例2制备得到的药芯焊丝焊接TA1-Q345层状复合板，中间层焊缝与Q345界面扫描电镜微观组织形貌如图2所示。图3是中间层焊缝与ERTi-1焊缝界面的扫描电镜微观组织形貌。从以上扫描电镜图片可以看出，石墨烯在Ni粉上未发生严重团聚；中间层焊缝与Q345之间衔接良好，无宏观裂纹等焊接缺陷。中间层焊缝与ERTi-1焊缝之间过渡均匀，无气孔、裂纹等常见缺陷。
实施例3
步骤1：按质量百分比称取石墨烯0.20％，剩余为Ni粉，以上组分质量百分比之和为100％；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理。粉末的球磨时间为6h，球磨速度为350rpm。Ni粉的纯度≥99.99％，Ni粉的粒度是300目，石墨烯的平均直径为10μm。
步骤2：对球磨后的复合粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末的粒度为200目。
步骤3：按质量百分比分别称取步骤2筛分后的石墨烯/Ni复合粉50％，Nb粉20％，Ag粉30％，以上组分质量百分比之和为100％；Nb粉的纯度≥99.99％，Ag粉的纯度≥99.99％，2种金属粉的粒度都是200目。
步骤4：将步骤3称取的石墨烯/Ni复合粉，Nb粉，Ag粉，置于真空加热炉内加热，加热温度为220℃，保温时间为2h，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；
步骤5：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4制备得到的药粉包裹在紫铜带内，逐次拉拔，最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm；步骤5中，紫铜带厚度0.3mm，宽度7mm；药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在32wt％。
步骤6：药芯焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
用实施例3制备的石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝，配合ERTi-1焊丝(TA1层)，及ER50-6焊丝(Q345层)焊接TA1-Q345复合板。焊接工艺为：TA1-Q345层状复合板开不对称双V形坡口，先用ER50-6焊丝在Q345侧坡口焊接Q345层(MIG焊接)，再用本发明的药芯焊丝在TA1侧坡口处焊接中间层(TIG焊接)，最后用ERTi-1焊丝焊接TA1层(TIG焊接)。Q345层焊接电流为180-220A，中间层焊接电流为100-120A，TA1层焊接电流为：100-120A。
经测试，焊接接头力学性能为：抗拉强度430MPa，断后延伸率11％。
实施例4
步骤1：按质量百分比称取石墨烯0.25％，剩余为Ni粉，以上组分质量百分比之和为100％；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理。粉末的球磨时间为7h，球磨速度为370rpm。Ni粉的纯度≥99.99％，Ni粉的粒度是300目，石墨烯的平均直径为10μm。
步骤2：对球磨后的复合粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末的粒度为200目。
步骤3：按质量百分比分别称取步骤2筛分后的石墨烯/Ni复合粉45％，Nb粉30％，Ag粉25％，以上组分质量百分比之和为100％；Nb粉的纯度≥99.99％，Ag粉的纯度≥99.99％，2种金属粉的粒度都是200目。
步骤4：将步骤3称取的石墨烯/Ni复合粉，Nb粉，Ag粉，置于真空加热炉内加热，加热温度为210℃，保温时间为2.5h，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；
步骤5：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4制备得到的药粉包裹在紫铜带内，逐次拉拔，最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm；步骤5中，紫铜带厚度0.3mm，宽度7mm；药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在31wt％。
步骤6：药芯焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
用实施例4制备的石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝，配合ERTi-1焊丝(TA1层)，及ER50-6焊丝(Q345层)焊接TA1-Q345复合板。焊接工艺为：TA1-Q345层状复合板开不对称双V形坡口，先用ER50-6焊丝在Q345侧坡口焊接Q345层(MIG焊接)，再用本发明的药芯焊丝在TA1侧坡口处焊接中间层(TIG焊接)，最后用ERTi-1焊丝焊接TA1层(TIG焊接)。Q345层焊接电流为180-220A，中间层焊接电流为100-120A，TA1层焊接电流为：100-120A。
经测试，焊接接头力学性能为：抗拉强度429MPa，断后延伸率14％。
实施例5
步骤1：按质量百分比称取石墨烯0.18％，剩余为Ni粉，以上组分质量百分比之和为100％；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理。粉末的球磨时间为5h，球磨速度为300rpm。Ni粉的纯度≥99.99％，Ni粉的粒度是300目，石墨烯的平均直径为10μm。
步骤2：对球磨后的复合粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末的粒度为200目。
步骤3：按质量百分比分别称取步骤2筛分后的石墨烯/Ni复合粉60％，Nb粉20％，Ag粉20％，以上组分质量百分比之和为100％；Nb粉的纯度≥99.99％，Ag粉的纯度≥99.99％，2种金属粉的粒度都是200目。
步骤4：将步骤3称取的石墨烯/Ni复合粉，Nb粉，Ag粉，置于真空加热炉内加热，加热温度为200℃，保温时间为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；
步骤5：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4制备得到的药粉包裹在紫铜带内，逐次拉拔，最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm；步骤5中，紫铜带厚度0.3mm，宽度7mm；药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在34wt％。
步骤6：药芯焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
用实施例4制备的石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝，配合ERTi-1焊丝(TA1层)，及ER50-6焊丝(Q345层)焊接TA1-Q345复合板。焊接工艺为：TA1-Q345层状复合板开不对称双V形坡口，先用ER50-6焊丝在Q345侧坡口焊接Q345层(MIG焊接)，再用本发明的药芯焊丝在TA1侧坡口处焊接中间层(TIG焊接)，最后用ERTi-1焊丝焊接TA1层(TIG焊接)。Q345层焊接电流为180-220A，中间层焊接电流为100-120A，TA1层焊接电流为：100-120A。
经测试，焊接接头力学性能为：抗拉强度451MPa，断后延伸率13％。
经优化在药芯焊丝药粉填充率控制在35％时，质量百分比为60％的石墨烯/Ni复合粉、10％的Nb粉、30％的Ag粉的情况下，焊接TA1-Q345层状复合板可以得到成型效果最好、缺陷最少及力学性能较好的焊缝。

Claims (3)

1.石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝，其特征在于，包括药芯和焊皮，其中药芯粉末按质量百分比由以下组分组成：石墨烯/Ni复合粉40~60%，Nb粉10~30%，Ag粉20~30%，以上组分质量百分比之和为100%；其中，石墨烯/Ni复合粉中各原料配比按质量百分比具体为：石墨烯0.12~0.30%，剩余为Ni粉，以上组分质量百分比之和为100%，将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理，对球磨后的复合粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末的粒度为200目；
Ni粉的纯度≥99.99%，粒度为300目；Nb粉的纯度≥99.99%，粒度为200目；Ag粉的纯度≥99.99%，粒度为200目；石墨烯的平均直径为10μm；
焊皮为紫铜带，紫铜带厚度0.3mm，宽度7mm；
药芯焊丝中药芯粉末的填充率为30~35wt%。
2.石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1：按质量百分比称取石墨烯0.12~0.30%，剩余为Ni粉，以上组分质量百分比之和为100%；将以上粉末置于行星式球磨机中进行球磨处理；
步骤1中，Ni粉的纯度≥99.99%，Ni粉的粒度是300目，石墨烯的平均直径为10μm；
步骤2：对步骤1球磨后的复合粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末的粒度为200目；
步骤3：按质量百分比分别称取步骤2筛分后的石墨烯/Ni复合粉40~60%，Nb粉10~30%，Ag粉20~30%，以上组分质量百分比之和为100%；
步骤3中，Nb粉的纯度≥99.99%，Ag粉的纯度≥99.99%，2种金属粉的粒度都是200目；
步骤4：将步骤3称取的石墨烯/Ni复合粉，Nb粉，Ag粉，置于真空加热炉中加热，加热温度为200℃~250℃，保温时间为1~3h；烘干后的各个药粉放置于混粉机中进行充分的混合；
步骤5：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4制备得到的药粉包裹在紫铜带内，逐次拉拔，最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm；
步骤5中，药芯焊丝中药芯粉末的填充率为30~35wt%；
步骤6：药芯焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
3.根据权利要求2所述的石墨烯增强TA1-Q345中间层用焊丝的制备方法，其特征在于，步骤1中，粉末的球磨时间为5~8h，球磨速度为300~400rpm。
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