CN113523648B - 一种含铌、铬元素的钛合金实芯焊丝及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含铌、铬元素的钛合金实芯焊丝，包含Cr、Nb、Ti，其制备方法包括以下步骤：步骤1、将Cr、Nb和Ti混合后冶炼浇注成方坯；步骤2、将所述方坯轧制成盘条；步骤3、将所述盘条拉拔成焊丝，所述拉拔过程中进行退火热处理。本发明所制备的具有特定含量铌、铬元素实芯焊丝，可在异种双丝电/等离子弧增材制造技术条件下原位制备与成形Ti48Al2Cr2Nb(Ti‑4822)合金，为该合金的制备与成形提供高效率、低成本的方法。

Description

一种含铌、铬元素的钛合金实芯焊丝及制备方法
技术领域
本发明涉及实芯焊丝技术领域，尤其涉及一种含铌、铬元素的钛合金实芯焊丝及其制备方法。
背景技术
以Ti48Al2Cr2Nb(Ti-4822)为代表的钛铝合金具有低密度、高比强度、抗蠕变、抗氧化、以及优异的高温力学性能，其密度仅为传统镍基高温合金的一半左右，在航空、航天、汽车等领域具有广泛应用前景。钛铝合金目前主要应用于航空发动机的低压涡轮叶片，可有效提升发动机推重比。然而，由于钛铝合金是一种基于γ-TiAl相的金属间化合物合金，其室温脆性极大限制了该合金的制备与成形，进而限制了钛铝合金在工业领域的进一步推广。钛铝合金构件的传统制造方法主要有精密铸造(high precision casting)、电子束选区熔化(electron beam melting，EBM)，此两种方法制造钛铝合金构件周期长、成本高，所以业界亟需高效率、低成本的钛铝合金制备成形方法。
2015年以来，异种双丝电/等离子弧增材制造技术发展迅速，该技术使用异种双丝在电弧和等离子弧形成的金属熔池内原位合成目标金属间化合物合金。以钛铝合金为例，双丝电/等离子弧增材制造技术使用根据目标钛铝合金成分计算的钛丝与铝丝送丝速度，将钛丝与铝丝按比例送入单一熔池内部，进而原位制备并成形钛铝合金构件。然而，异种双丝电/等离子弧增材制造技术在钛铝合金研究方面至今只能成形二元钛铝合金(即只含有钛与铝元素的钛铝合金)和含微量钒元素的钛铝合金(钒元素通过TC4钛合金焊丝引入)。而在目前最为成熟的Ti48Al2Cr2Nb(Ti-4822)合金制备方面，异种双丝电/等离子弧增材制造技术还未有涉及。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种含特定量铌、铬元素的钛合金实芯焊丝用于Ti48Al2Cr2Nb合金异种双丝电/等离子弧增材制造。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何开发一种用于Ti48Al2Cr2Nb合金异种双丝电/等离子弧增材制造的焊丝。
为实现上述目的，本发明提供了一种含铌、铬元素的钛合金实芯焊丝，包含Cr、Nb、Ti，用于Ti48Al2Cr2Nb合金异种双丝电/等离子弧增材制造。
进一步地，所述Cr的质量比重为4.01wt％。
进一步地，所述Nb质量比重为7.19wt％。
一种含铌、铬元素的钛合金实芯焊丝的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、将Cr、Nb和Ti混合后冶炼浇注成方坯；
步骤2、将所述方坯轧制成盘条；
步骤3、将所述盘条拉拔成焊丝，所述拉拔过程中进行退火热处理。
进一步地，步骤2所述盘条的直径为6.5mm。
进一步地，步骤3所述焊丝的直径为1.0mm。
进一步地，步骤3所述焊丝为实心焊丝。
进一步地，步骤3所述退火进行5次。
进一步地，步骤3所述退火温度为720～800℃。
进一步地，步骤3所述退火保温时间为2～3小时。
本发明所制备的含铌、铬元素的实芯焊丝，可在异种双丝电/等离子弧增材制造技术条件下原位制备与成形Ti48Al2Cr2Nb(Ti-4822)合金，为该合金的制备与成形提供高效率、低成本的方法。
以下将对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
具体实施方式
以下介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
实施例1
实芯焊丝的化学组分是：Cr为4.01wt％，Nb为7.19wt％，余量为Ti和不可避免的杂质。
该实芯焊丝的制备工艺为：先按照上述化学组分进行冶炼，浇注成方坯，再轧制成Φ6.5mm盘条，轧制后进行拉拔，拉拔过程中进行5次退火热处理，最后拉拔成Φ1.0mm的焊丝。
退火热处理是先在720～800℃温度下退火，保温2～3小时。
由于采用了上述焊丝成分设计和制备方法，该含Cr为4.01wt％，Nb为7.19wt％，余量为Ti和不可避免的杂质的钛合金焊丝，可以在双丝电/等离子弧增材制造系统中于纯铝焊丝配合，原位制备成形Ti48Al2Cr2Nb(Ti-4822)合金。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种含铌、铬元素的钛合金实芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述焊丝包含Cr、Nb、Ti，用于Ti48Al2Cr2Nb合金异种双丝电/等离子弧增材制造，所述Cr的质量比重为4.01wt％，所述Nb质量比重为7.19wt％，所述含铌、铬元素的钛合金实芯焊丝的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将Cr、Nb和Ti混合后冶炼浇注成方坯；
步骤2、将所述方坯轧制成盘条；
步骤3、将所述盘条拉拔成焊丝，所述拉拔过程中进行退火热处理；
步骤3所述退火进行5次，所述退火温度为720～800℃，所述退火保温时间为2～3小时。
2.如权利要求1所述的含铌、铬元素的钛合金实芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤2所述盘条的直径为6.5mm。
3.如权利要求1所述的含铌、铬元素的钛合金实芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤3所述焊丝的直径为1.0mm。
4.如权利要求1所述的含铌、铬元素的钛合金实芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤3所述焊丝为实心焊丝。
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