CN113119544A - 一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于带材技术领域，提供了一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，包括具有三明治结构的带材本体，所述带材本体的中间层为纯铜层，上下两层均设置为锡锑二元合金，且中间纯铜层的厚度不超过300微米，通过三层金属合金带材叠加轧制而成所述带材本体，三层金属合金带材从上到下分别为锡锑二元合金带材、纯铜带材、锡锑二元合金带材，通过设置三明治结构，中间层为纯铜层，上下两层为锡锑二元合金，三明治结构的带材通过压延方式加工非常方便，本发明采用激光熔覆的技术方案能带来热量、材料甚至元素分布均匀的好处，即有效利用了激光的能量，提高了熔覆的效率。
Description
技术领域
本发明属于带材技术领域，尤其涉及一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材。
背景技术
锡基巴氏合金是用于制造滑动轴承的常规材料，传统制造方法是通过铸造，将巴氏合金附着于钢背表面作为轴承内衬，由于合金质软，减摩性、嵌藏性好，是其它轴承合金无法替代的材料。近年来，由于界面结合强度高，工艺柔性好，数字化、智能化、绿色化生产潜力大，增材制造方式已开始逐步取代传统铸造工艺用于于巴氏合金滑动轴承的生产制造。
然而，增材制造巴氏合金虽然有质量方面的优势，但是其效率问题也亟待解决，同时，巴氏合金丝材制备的工艺要求也高，加工效率低下，导致成本偏高。专利(CN201711149563.7)报道了采用巴氏合金粉材激光增材制造巴氏合金轴瓦的方案，以及专利(CN202010835213.1)采用巴氏合金板材电极加热制造轴瓦的方案，如专利(CN200610118186.6)报道，采用了TIG电弧工艺堆焊巴氏合金，采用的原材料为3-4mm直径圆形线材；众所周知，MIG电弧的加工效率高于TIG，因此专利(CN201310029566.2)和专利(CN201510851601.8)都采用了更细的圆形丝材满足工艺应用的要求。然而，由于巴氏合金材料的力学特性，制备的丝材往往塑性不好，在电弧设备上往往造成断丝、堵丝等多种问题，严重影响效率。
发明内容
本发明提供一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，旨在解决由于巴氏合金材料的力学特性，制备的丝材往往塑性不好，在电弧设备上往往造成断丝、堵丝等多种问题，严重影响效率的问题。
本发明是这样实现的，一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，包括具有三明治结构的带材本体，所述带材本体的中间层为纯铜层，上下两层均设置为锡锑二元合金，且中间纯铜层的厚度不超过300微米。
优选的，通过三层金属合金带材叠加轧制而成所述带材本体，三层金属合金带材从上到下分别为锡锑二元合金带材、纯铜带材、锡锑二元合金带材。
优选的，所述步骤一种：一次轧制压下量大于50％。
优选的，中间所述纯铜层在所述带材本体的横截面上位置居中，且其宽度小于整个带材宽度2mm。
优选的，为了增强激光熔覆的效率，将材料均加工成扁带状，激光熔覆通过激光高速扫描方式实现，用于将激光高密度的热量均匀分布在带材本体上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，通过设置三明治结构，中间层为纯铜层，上下两层为锡锑二元合金，三明治结构的带材通过压延方式加工非常方便，本发明采用激光熔覆的技术方案能带来热量、材料甚至元素分布均匀的好处，即有效利用了激光的能量，提高了熔覆的效率。
附图说明
图1为本发明的横截面结构示意图；
图中：1、带材本体；11、纯铜层；12、锡锑二元合金层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，实施例1：
一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，采用轧制工艺，一次下压量为50％，制备获得的带材本体1具有三明治结构，中间层为纯铜层11，厚度为200微米，宽度为10毫米，上下两层为锡锑二元合金12，厚度为1.8毫米，宽度为12毫米，层间界面形成良好的冶金结合。
在本实施方式中，具有三明治结构，中间层为纯铜层11，上下两层为锡锑二元合金12，三明治结构的带材本体1通过压延方式加工非常方便，是通行的双金属材料制备方法。然而，需要选择和设计两种金属的成分，既要包含巴氏合金中的锡、铜、锑等基本元素，又要考虑压延复合要求的塑性。因此，本发明选择了将纯铜作为中间层，上下两层为锡锑二元合金12。通过工艺验证，铜合金与锡锑合金在压延过程中保持了延展性的匹配，没有裂纹的产生，铜合金厚度和宽度均匀，有效保证了激光熔覆材料的宏观均匀性。
同时，轧制制备的激光熔覆带材本体1要求中间纯铜层11的厚度不超过100微米。由于铜和锡锑合金熔点差异大，激光加热带材本体1时铜和锡锑合金对激光的吸收率也有不同，这和均质熔覆用线材的情况不同，需要综合考虑两种材料熔化过程的同步性，不同步将导致材料的微观偏析甚至出现成分和组织达不到巴氏合金的要求。为此，本发明在大量试制工作的基础上，确认中间纯铜层11厚度不超过300微米可以有效保证熔覆层的成分均匀性，这可能与铜、锡等金属的熔点、对激光的吸收率、导热性、扩散速率等多因素都有关系。
由于强调激光熔覆的效率，材料加工成扁带，可以通过激光高速扫描方式将激光高密度的热量均匀分布在带材本体1上，同时上述带材本体1中的各个组分又能够同步熔化并混合均匀，从而高效率获得巴氏合金熔覆层。相比较热量呈高斯分布的电弧热源，本发明采用的技术方案能带来热量、材料甚至元素分布均匀的好处，即有效利用了激光的能量，提高了熔覆的效率。
优选的技术方案是进行大变形量一次轧制制备上述带材本体1。三明治结构的带材本体1在横截面上存在两个界面。如果界面结合力不足，在高速送带时会产生堵、断等故障，影响加工效率。采用一次压下量大于50％的轧制工艺，在大压力下两种金属之间可以加速扩散，形成良好的冶金结合。
进一步的优选方案是中间铜层在带材本体1横截面上位置居中，且其宽度小于整个带材本体1宽度2mm，即焊带中间铜层的两端被锡锑合金封住。试验显示，如果中间铜层宽度与整个带材本体1宽度相同，带材本体1端部会露出铜层，表现为带材本体1有更高的层间开裂风险。另一方面，发现露出铜层的带材本体1在激光熔覆的过程中获得的巴氏合金层成分和组织均匀性不好，会有未溶解单质铜的存在。通过改进中间铜层的宽度，带材本体1层间开裂和熔覆层均匀性的问题都得到了解决，工艺性能更加优异。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，其特征在于：包括具有三明治结构的带材本体(1)，所述带材本体(1)的中间层为纯铜层(11)，上下两层均设置为锡锑二元合金(12)，且中间纯铜层(11)的厚度不超过300微米。
2.如权利要求1所述的一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，其特征在于：通过三层金属合金带材叠加轧制而成所述带材本体(1)。
3.如权利要求2所述的一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，其特征在于：三层金属合金带材从上到下分别为锡锑二元合金带材、纯铜带材、锡锑二元合金带材。
4.如权利要求2所述的一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，其特征在于：一次轧制压下量大于50％。
5.如权利要求1所述的一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，其特征在于：中间所述纯铜层(11)在所述带材本体(1)的横截面上位置居中。
6.如权利要求5所述的一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，其特征在于：在所述带材本体(1)横截面上所述纯铜层(11)的宽度小于整个所述带材本体(1)宽度2mm。
7.如权利要求1所述的一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，其特征在于：为了增强激光熔覆的效率，将材料均加工成扁带状。
8.如权利要求7所述的一种采用于巴氏合金激光熔覆增材制造的双金属带材，其特征在于：激光熔覆通过激光高速扫描方式实现，用于将激光高密度的热量均匀分布在所述带材本体(1)上。
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| CN (1) | CN113119544A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115572970B (zh) * | 2022-09-08 | 2024-06-07 | 江苏大学 | 一种高性能高熵合金材料及制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107803501A (zh) * | 2017-11-18 | 2018-03-16 | 北京科技大学 | 一种锡基巴氏合金构件的激光增材制造方法 |
| CN207468732U (zh) * | 2017-11-10 | 2018-06-08 | 泰尔重工股份有限公司 | 一种激光熔覆侧导板 |
| CN108746646A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-06 | 东莞市佳乾新材料科技有限公司 | 一种用于3d打印的锡基形状记忆合金粉末的制备工艺 |
| CN108866545A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-11-23 | 合肥工业大学 | 一种通过激光熔覆甩带材料制备梯度铝硅电子封装材料的方法 |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN207468732U (zh) * | 2017-11-10 | 2018-06-08 | 泰尔重工股份有限公司 | 一种激光熔覆侧导板 |
| CN107803501A (zh) * | 2017-11-18 | 2018-03-16 | 北京科技大学 | 一种锡基巴氏合金构件的激光增材制造方法 |
| CN108746646A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-06 | 东莞市佳乾新材料科技有限公司 | 一种用于3d打印的锡基形状记忆合金粉末的制备工艺 |
| CN108866545A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-11-23 | 合肥工业大学 | 一种通过激光熔覆甩带材料制备梯度铝硅电子封装材料的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 周生刚等: "《低银含量铅合金电极制备与性能研究》", 31 March 2018, 冶金工业出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115572970B (zh) * | 2022-09-08 | 2024-06-07 | 江苏大学 | 一种高性能高熵合金材料及制备方法 |
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