CN114589428B - 陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝及其表面电弧熔覆方法 - Google Patents
陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝及其表面电弧熔覆方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114589428B CN114589428B CN202111673864.6A CN202111673864A CN114589428B CN 114589428 B CN114589428 B CN 114589428B CN 202111673864 A CN202111673864 A CN 202111673864A CN 114589428 B CN114589428 B CN 114589428B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flux
- cored wire
- ceramic particle
- particle reinforced
- alloy steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 76
- 238000005253 cladding Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 31
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 31
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 14
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 10
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 9
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N oxo(oxolanthaniooxy)lanthanum Chemical compound O=[La]O[La]=O KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims description 7
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000816 inconels 718 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 2
- 239000000306 component Substances 0.000 claims 4
- 239000008358 core component Substances 0.000 claims 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 12
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- -1 220wt.% Substances 0.000 description 3
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
- B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
- B23K35/0266—Rods, electrodes, wires flux-cored
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/3066—Fe as the principal constituent with Ni as next major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
- B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝，包括药芯和焊皮；按照质量百分比，设计不同梯度的Inconel 718‑XTiB2镍基合金，其中X＝0,5,10,15wt.％，设计的不同梯度的Inconel 718‑XTiB2镍基合金中，各组元质量百分比之和为100％；本发明的金属药芯焊丝可以提高基体的综合性能，可以大大增加工件的服役寿命；本发明还公开了陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝及低合金钢表面电弧熔覆方法，有利于节约资源和成本，并且对保护生态环境和可持续发展有积极意义。
Description
技术领域
本发明属于金属材料表面工程技术领域，具体涉及陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝。
本发明还涉及陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝对低合金钢进行电弧熔覆的方法。
背景技术
目前，钢铁材料由于其性价比和良好的综合性能，而被广泛应用于机械、航天航空、锅炉及压力容器、船舶、汽轮机、汽车、桥梁等工业领域。而其机械零件大多数是用金属材料制造的，在使用过程中会发生磨损。由于大气的影响还会产生化学和电化学的作用，导致零部件的金属表面被腐蚀。随着现代工业的发展，机械零部件经常处于异常复杂和苛刻的条件下工作，大量的机械装备往往因磨损、腐蚀或磨蚀而报废，这造成了巨大的经济损失和资源浪费。钢铁材料光因腐蚀问题而造成损失数量非常庞大；这就要求在高温高压、承受较大载荷以及氧化、腐蚀等工作条件下的机械装备表面具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温和抗氧化等性能。对此，通过表面工程技术尝试改善这一现状，通过在低合金钢表面制备出优异的熔覆层来提升基体的综合性能，从而延长材料的使用寿命，同时也避免了资源的浪费和环境的污染，符合可持续发展政策，对资源的有效利用和循环经济有着极其重要的作用。
目前，沉淀硬化型镍基合金Inconel 718 凭借其出色的高温强度、良好的焊接性能和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、核能电力、石油化工等领域。然而镍的含量正在逐年下降，采用铸造的方法，会使制造成本增高。而添加TiB2陶瓷颗粒对Inconel 718合金进行改性处理，从而提高718合金复合熔覆层的综合性能，拓展其应用范围，在提高服役工件综合性能的同时，也使生产成本降低。
发明内容
本发明的目的是提供陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝，该药芯焊丝能够提高服役工件的耐蚀性、耐高温和强度，从而提高低合金钢及服役工件的使用寿命，进而避免了资源的浪费和环境的污染，也降低了生产成本。
本发明的另一个目的是，提供陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝对低合金钢进行电弧熔覆的方法。
本发明所采用的第一个技术方案是，陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝，包括药芯和焊皮；按照质量百分比，设计不同梯度的 Inconel 718-XTiB2 镍基合金，各组元质量百分比之和为100%，X为占 Inconel 718-XTiB2镍基合金的质量百分比，X=0,5,10,15wt.%。
本发明第一个技术方案的特点还在于：
其中焊皮为Inconel 718合金带，合金成分按质量百分比包括：Ni 50~55wt.%，Cr17.0~21.0wt.%，Ti 0.65~1.15wt.%，Ta 0~0.05wt.%，Mo 2.8-3.3wt.%，Co 0~1wt.%，C 0~0.08wt.%，P 0~0.015wt.%，S 0~0.015wt.%，B 0~0.006 wt.%，Cu 0~0.3 wt.%，Mn 0~0.35wt.%，Si 0~0.35wt.%，Al 0.2~0.8wt.%，Si 0~0.35wt.%，Nb 4.75-5.45wt.%，Fe为余量，以上组元质量百分比之和为100%；
其中药芯按质量百分比包括Ni 4~65wt.%，TiB2 0~60wt.%，Ti 0~31wt.%，Mn 0~4wt.%，Si 0~0.6wt.%，La2O3 0~2wt.%，以上组元质量百 分比之和为 100%；
本发明所采用的的第二个技术方案是，陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝对低合金钢进行电弧熔覆的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，将各焊料成分烘干，再按照所需合金成分，用电子天平称取所需克数；
步骤2，将烘干后的焊料成分在真空管式炉中加热保温一段时间；
步骤3，将真空管式炉中烘干后的药芯粉末填充到合金带U型槽内，经过闭合轧制后制成药芯焊丝；
步骤4，将制备好的药芯焊丝进行焊接操作，并对熔覆后的工件使用线切割取样，对所得样品进行应用性能测试。
本发明第二个技术方案的特点还在于：
其中步骤1中各焊料成分粉末粒度为100目；
其中步骤2中将烘干后的焊料成分在氩气氛围中的真空管式炉中加热保温，加热温度为200~250℃，保温时间为1h；
其中步骤3中首先制成2.6mm的药芯焊丝，再通过多次减少孔径的方法，最终制成1.6mm的药芯焊丝；
其中步骤4的具体过程为：采用TIG焊，首先打磨被焊接的低合金钢板材，然后对低合金钢板材进行电弧熔覆，再将熔覆后的工件进行线切割，最后在制样后进行显微硬度实验及耐腐蚀性能测试；
其中TIG焊的工艺参数为：焊接电流150A，焊接速度为10-20mm/min。
本发明的有益效果是：
本发明所采用的电弧熔覆药芯焊丝，可以提高基体的耐腐蚀性能和硬度，可以大大增加工件的服役寿命，有利于节约成本，并且对保护生态环境有积极意义，药芯焊丝具有焊接飞溅小、熔覆速度高、焊缝成形美观、可进行全位置焊接的优点；本发明所采用的的陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝对低合金钢进行电弧熔覆的方法，通过使用专门制备的金属药芯焊丝对工件进行表面强化处理，使析出物得到控制，从而使工件的耐腐蚀性能提升；焊接后，得到的电弧熔覆工件，耐腐蚀性能优异，提高了综合性能，延长了使用寿命。
附图说明
图1是本发明的陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝不同梯度的熔覆层硬度示意图。
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。
本发明提供了陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝，包括药芯和焊皮；按照质量百分比，设计不同梯度的 Inconel 718-XTiB2 镍基合金，其中 X=0,5,10,15wt.%；本发明的不同梯度的 Inconel 718-XTiB2 镍基合金中，各 组元质量百分比之和为 100%。
焊皮为Inconel 718合金带，其合金主要成分按质量百分比包括：Ni 50~55wt.%，Cr 17.0~21.0wt.%，Ti 0.65~1.15wt.%，Ta 0~0.05wt.%，Mo 2.8-3.3wt.%，Co 0~1wt.%，C 0~0.08wt.%，P 0~0.015wt.%，S 0~0.015wt.%，B 0~0.006 wt.%，Cu 0~0.3 wt.%，Mn 0~0.35wt.%，Si 0~0.35wt.%，Al 0.2~0.8wt.%，Si 0~0.35wt.%，Nb 4.75-5.45wt.%，Fe为余量，以上组元质量百分比之和为100%；
药芯按质量百分比包括Ni 4~65wt.%，TiB2 0~60wt.%，Ti 0~31wt.%，Mn 0~4wt.%，Si 0~0.6wt.%，La2O3 0~2wt.%，以上组元质量百分比之和为 100%；
本发明还提供了使用陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝对低合金钢进行电弧熔覆的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，将粉末粒度为100目的各焊料成分烘干，再按照所需合金成分，用电子天平称取所需克数；
步骤2，将烘干后的焊料成分在氩气氛围中的真空管式炉中加热至200℃，保温1小时；
步骤3，将真空管式炉中烘干后的药芯粉末填充到合金带U型槽内，经过闭合轧制后制成2.6mm的药芯焊丝，再通过一次次减少孔径的方法，最终制成1.6mm的药芯焊丝；
步骤4，将制备好的药芯焊丝进行焊接操作，先打磨需要被焊接的低合金钢板材，然后对低合金钢板材进行电弧熔覆，再将熔覆后的工件进行线切割，最后在制样后进行显微硬度实验及耐腐蚀性能测试。
本发明的金属药芯焊丝化学成分设计的依据下：
尽量降低焊丝中C元素的含量，防止裂纹的发生；
Ni的主要作用是使钢具有良好的强度及塑韧性，并具有优良的冷、热加工性能；
Cr能增大碳的溶解度，增强合金的抗腐蚀能力，当钢种同时有Mo存在时，Cr的这种有效性将大大增强；
Mo的主要作用是提高合金在还原性介质的耐蚀性，并提高合金的耐点腐蚀等性能；
Si、Mn元素有较好的固溶强化作用，其次，Si和Mn一般用于联合脱氧，减少因堆焊层增氧引起的堆焊层金属脆化；
Ti在合金中常作为稳定化元素，优先于碳结合形成TiC，从而提高奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀的能力，并且Ti与TiB2可以反应生成TiB晶须，可大大提升基体强度；
B可以改善钢的高温强度，还可以细化晶粒。
稀土元素La2O3可以净化晶界上的杂质，提高钢的高温强度。
实施例1
陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝的原料成分为：Ni 64.04wt.%，TiB20wt.%，Ti30.96wt.%，Mn 3.48wt.%，Si 0.52wt.%，La2O31wt.%，以上组元质量百分比之和为100%。
制备步骤如下：
步骤1，将粉末粒度为100目的各焊料成分烘干，再按照所需合金成分，用电子天平称取所需克数；
步骤2，将烘干后的焊料成分在氩气氛围中的真空管式炉中加热至200℃~250℃，保温1小时；
步骤3，将真空管式炉中烘干后的药芯粉末填充到合金带U型槽内，经过闭合轧制后制成2.6mm的药芯焊丝，再通过一次次减少孔径的方法，最终制成1.6mm的药芯焊丝；
步骤4，将制备好的药芯焊丝进行焊接操作，先打磨需要被焊接的低合金钢板材，然后对低合金钢板材进行电弧熔覆，再将熔覆后的工件进行线切割，最后在制样后进行显微硬度实验及耐腐蚀性能测试。
经实验发现：本实施例中得到的电弧熔覆工件的熔覆层未出现气孔及夹渣。对制得的样品进行显微硬度测试，可以发现熔覆层硬度保持在170~210HV0.5之间，而基体硬度在150~160HV0.5之间，可以看出相对于基体，0%TiB2时，熔覆层的硬度有所提高，但不是很高；而在相同条件下对样品腐蚀，可以发现，熔覆层比基体的耐腐蚀性，有所提升。
实施例2
陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝的原料成分为：Ni 44.04wt.%，TiB220wt.%，Ti30.96wt.%，Mn 3.48wt.%，Si 0.52wt.%，La2O31wt.%，以上组元质量百分比之和为100%。
制备步骤如下：
步骤1，将粉末粒度为100目的各焊料成分烘干，再按照所需合金成分，用电子天平称取所需克数；
步骤2，将烘干后的焊料成分在氩气氛围中的真空管式炉中加热至200℃~250℃，保温1小时；
步骤3，将真空管式炉中烘干后的药芯粉末填充到合金带U型槽内，经过闭合轧制后制成2.6mm的药芯焊丝，再通过一次次减少孔径的方法，最终制成1.6mm的药芯焊丝；
步骤4，将制备好的药芯焊丝进行焊接操作，先打磨需要被焊接的低合金钢板材，然后对低合金钢板材进行电弧熔覆，再将熔覆后的工件进行线切割，最后在制样后进行显微硬度实验及耐腐蚀性能测试。
经实验发现：本实施例中得到的电弧熔覆工件的熔覆层未出现气孔及夹渣；对制得的样品进行显微硬度测试，可以发现熔覆层硬度保持在260~470HV0.5之间，而基体硬度在150~160HV0.5之间，可以看出相对于基体，5%TiB2时，熔覆层的硬度有着极大的提升。而在相同条件下对样品腐蚀，可以发现，5%TiB2的熔覆层的耐腐蚀性能相对于0%TiB2的熔覆层和基体的耐腐蚀性能，有极大提升。
实施例3
陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝的原料成分为：Ni 24.04wt.%，TiB240wt.%，Ti30.96wt.%，Mn 3.48wt.%，Si 0.52wt.%，La2O31wt.%，以上组元质量百分比之和为100%。
制备步骤如下：
步骤1，将粉末粒度为100目的各焊料成分烘干，再按照所需合金成分，用电子天平称取所需克数；
步骤2，将烘干后的焊料成分在氩气氛围中的真空管式炉中加热至200℃~250℃，保温1小时；
步骤3，将真空管式炉中烘干后的药芯粉末填充到合金带U型槽内，经过闭合轧制后制成2.6mm的药芯焊丝，再通过一次次减少孔径的方法，最终制成1.6mm的药芯焊丝；
步骤4，将制备好的药芯焊丝进行焊接操作，先打磨需要被焊接的低合金钢板材，然后对低合金钢板材进行电弧熔覆，再将熔覆后的工件进行线切割，最后在制样后进行显微硬度实验及耐腐蚀性能测试。
经实验发现：本实施例中得到的电弧熔覆工件的熔覆层未出现气孔及夹渣；对制得的样品进行显微硬度测试，可以发现熔覆层硬度保持在226~650HV0.5之间，而基体硬度在150~160HV0.5之间，可以看出相对于基体，10%TiB2时，熔覆层的硬度有着极大的提升。而在相同条件下对样品腐蚀，可以发现，10%TiB2的熔覆层的耐腐蚀性能相对于0%TiB2的熔覆层和基体的耐腐蚀性能，有极大提升。
实施例4
陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝的原料成分为：Ni 4.04wt.%，TiB260wt.%，Ti30.96wt.%，Mn 3.48wt.%，Si 0.52wt.%，La2O31wt.%，以上组元质量百分比之和为100%。
制备步骤如下：
步骤1，将粉末粒度为100目的各焊料成分烘干，再按照所需合金成分，用电子天平称取所需克数；
步骤2，将烘干后的焊料成分在氩气氛围中的真空管式炉中加热至200℃~250℃，保温1小时；
步骤3，将真空管式炉中烘干后的药芯粉末填充到合金带U型槽内，经过闭合轧制后制成2.6mm的药芯焊丝，再通过一次次减少孔径的方法，最终制成1.6mm的药芯焊丝；
步骤4，将制备好的药芯焊丝进行焊接操作，先打磨需要被焊接的低合金钢板材，然后对低合金钢板材进行电弧熔覆，再将熔覆后的工件进行线切割，最后在制样后进行显微硬度实验及耐腐蚀性能测试。
经实验发现：本实施例中得到的电弧熔覆工件的熔覆层未出现气孔及夹渣；对制得的样品进行显微硬度测试，可以发现熔覆层硬度保持在300~800HV0.5之间，而基体硬度在150~160HV0.5之间，可以看出相对于基体，15%TiB2时，熔覆层的硬度有着极大的提升。而在相同条件下对样品腐蚀，可以发现，15%TiB2的熔覆层的耐腐蚀性能相对于0%TiB2的熔覆层和基体的耐腐蚀性能，有极大提升。
如图1所示，通过实施例可以发现，相对于单纯Inconel 718合金熔覆层及低合金钢基体，加入TiB2后，Inconel 718-XTiB2镍基合金熔覆层的硬度有显著提高。
Claims (7)
1.陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝，其特征在于，包括药芯和焊皮；
所述焊皮为Inconel 718合金带，合金成分按质量百分比包括：Ni 50~55wt.%，Cr 17.0~21.0wt.%，Ti 0.65~1.15wt.%，Ta 0~0.05wt.%，Mo 2.8-3.3wt.%，Co 0~1wt.%，C 0~0.08wt.%，P 0~0.015wt.%，S 0~0.015wt.%，B 0~0.006 wt.%，Cu 0~0.3 wt.%，Mn 0~0.35wt.%，Si 0~0.35wt.%，Al 0.2~0.8wt.%，Si 0~0.35wt.%，Nb 4.75-5.45wt.%，Fe为余量，以上组元质量百分比之和为100%；
所述药芯按质量百分比包括Ni 44.04wt.%，TiB2 20wt.%，Ti 30.96wt.%，Mn 3.48wt.%，Si 0.52wt.%，La2O3 1wt.%；或药芯按质量百分比包括Ni 24.04wt.%，TiB2 40wt.%，Ti30.96wt.%，Mn 3.48wt.%，Si 0.52wt.%，La2O3 1wt.%；或药芯按质量百分比包括Ni4.04wt.%，TiB2 60wt.%，Ti 30.96wt.%，Mn 3.48wt.%，Si 0.52wt.%，La2O3 1wt.%。
2.一种如权利要求1所述的陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝对低合金钢进行电弧熔覆的方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1，将各药芯成分烘干，再按照所需合金成分，用电子天平称取所需克数；
步骤2，将烘干后的药芯成分在真空管式炉中加热保温一段时间；
步骤3，将真空管式炉中烘干后的药芯粉末填充到合金带U型槽内，经过闭合轧制后制成药芯焊丝；
步骤4，将制备好的药芯焊丝进行焊接操作，并对熔覆后的工件使用线切割取样，对所得样品进行应用性能测试。
3.根据权利要求2所述的陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝对低合金钢进行电弧熔覆的方法，其特征在于，所述步骤1中各焊料成分粉末粒度为100目。
4.根据权利要求2所述的陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝对低合金钢进行电弧熔覆的方法，其特征在于，所述步骤2中将烘干后的焊料成分在氩气氛围中的真空管式炉中加热保温，加热温度为200~250℃，保温时间为1h。
5.根据权利要求2所述的陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝对低合金钢进行电弧熔覆的方法，其特征在于，所述步骤3中首先制成2.6mm的药芯焊丝，再通过多次减少孔径的方法，最终制成1.6mm的药芯焊丝。
6.根据权利要求2所述的陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝对低合金钢进行电弧熔覆的方法，其特征在于，所述步骤4的具体过程为：采用TIG焊，首先打磨被焊接的低合金钢板材，然后对低合金钢板材进行电弧熔覆，再将熔覆后的工件进行线切割，最后在制样后进行显微硬度实验及耐腐蚀性能测试。
7.根据权利要求6所述的陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝对低合金钢进行电弧熔覆的方法，其特征在于，所述TIG焊的工艺参数为：焊接电流150A，焊接速度为10-20mm/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111673864.6A CN114589428B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝及其表面电弧熔覆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111673864.6A CN114589428B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝及其表面电弧熔覆方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114589428A CN114589428A (zh) | 2022-06-07 |
| CN114589428B true CN114589428B (zh) | 2024-05-31 |
Family
ID=81804168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111673864.6A Active CN114589428B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝及其表面电弧熔覆方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114589428B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1846006A (zh) * | 2003-05-20 | 2006-10-11 | 埃克森美孚研究工程公司 | 改进的耐磨耗腐蚀的硼化物金属陶瓷 |
| CN1858293A (zh) * | 2006-06-09 | 2006-11-08 | 北京工业大学 | 一种由纳微米改性的耐磨耐冲蚀热喷涂管状丝材 |
| CN103406689A (zh) * | 2013-07-13 | 2013-11-27 | 北京工业大学 | 一种wc颗粒增强镍基mig耐磨堆焊药芯焊丝 |
| CN104812524A (zh) * | 2012-12-10 | 2015-07-29 | 林肯环球股份有限公司 | 并入金属性包覆的颗粒的焊条及用其堆焊的方法 |
| CN108161275A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-06-15 | 河北工业大学 | 一种镍基合金焊缝组织晶粒细化方法及其应用 |
| CN109070224A (zh) * | 2016-05-16 | 2018-12-21 | 奥科宁克公司 | 多组分合金产品，以及其制造和使用方法 |
| CN110997192A (zh) * | 2017-08-03 | 2020-04-10 | Hrl实验室有限责任公司 | 用于增材制造的原料，以及其使用方法 |
| CN113478115A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-10-08 | 西安理工大学 | 一种电弧熔覆药芯焊丝及其制备方法 |
-
2021
- 2021-12-31 CN CN202111673864.6A patent/CN114589428B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1846006A (zh) * | 2003-05-20 | 2006-10-11 | 埃克森美孚研究工程公司 | 改进的耐磨耗腐蚀的硼化物金属陶瓷 |
| CN1858293A (zh) * | 2006-06-09 | 2006-11-08 | 北京工业大学 | 一种由纳微米改性的耐磨耐冲蚀热喷涂管状丝材 |
| CN104812524A (zh) * | 2012-12-10 | 2015-07-29 | 林肯环球股份有限公司 | 并入金属性包覆的颗粒的焊条及用其堆焊的方法 |
| CN103406689A (zh) * | 2013-07-13 | 2013-11-27 | 北京工业大学 | 一种wc颗粒增强镍基mig耐磨堆焊药芯焊丝 |
| CN109070224A (zh) * | 2016-05-16 | 2018-12-21 | 奥科宁克公司 | 多组分合金产品，以及其制造和使用方法 |
| CN110997192A (zh) * | 2017-08-03 | 2020-04-10 | Hrl实验室有限责任公司 | 用于增材制造的原料，以及其使用方法 |
| CN108161275A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-06-15 | 河北工业大学 | 一种镍基合金焊缝组织晶粒细化方法及其应用 |
| CN113478115A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-10-08 | 西安理工大学 | 一种电弧熔覆药芯焊丝及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114589428A (zh) | 2022-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ramkumar et al. | Investigations on the microstructure, tensile strength and high temperature corrosion behaviour of Inconel 625 and Inconel 718 dissimilar joints | |
| WO2013080684A1 (ja) | Ni-Fe-Cr系合金とそれを盛金したエンジンバルブ | |
| CN104630565B (zh) | 高强度高塑性Ni‑Cr‑Co基涡轮盘叶片材料及制备方法 | |
| Basuki et al. | Alloys developed for high temperature applications | |
| CA2491754C (en) | Wear-resistant, corrosion-resistant cobalt-based alloys | |
| CN111136403A (zh) | 一种高韧性17-4ph沉淀硬化不锈钢金属芯焊丝 | |
| CN114769932B (zh) | 一种镍基合金药芯焊丝及其制备方法 | |
| CN112496592A (zh) | 一种15-5ph马氏体沉淀硬化不锈钢金属芯焊丝 | |
| CN113478115B (zh) | 一种电弧熔覆药芯焊丝及其制备方法 | |
| CN104511700A (zh) | 一种镍基合金焊丝及其制备方法 | |
| CA2892986C (en) | Imparting high-temperature wear resistance to turbine blade z-notches | |
| CN114589428B (zh) | 陶瓷颗粒增强镍基药芯焊丝及其表面电弧熔覆方法 | |
| MX2015005436A (es) | Valvula de motor. | |
| Penyaz et al. | Overview of nickel-based filler metals for brazing of austenitic stainless steels | |
| Weis et al. | Research trends in brazing and soldering | |
| Hartmann et al. | New amorphous brazing foils for exhaust gas applications | |
| CN110484916A (zh) | 一种高速及超高速激光熔覆用镍基合金粉末 | |
| CA3120120C (en) | Ni-based alloy, and ni-based alloy product and methods for producing the same | |
| CN115890061A (zh) | 一种TiC和VC强化激光堆焊层及其制备方法 | |
| Kalin et al. | Amorphous strip brazing alloys for high‐temperature brazing. Experience with developing production technology and application | |
| CN112025137A (zh) | 一种高温耐蚀镍基焊丝及其冶炼和制备方法 | |
| CN113234962A (zh) | 一种可用于修复表面的等离子熔覆改性镍基高温合金涂层及其制备方法 | |
| Dai et al. | Effect of the heat input on microstructure and properties of submerged arc welded joint of 08Cr19MnNi3Cu2N stainless steel | |
| CN1614058A (zh) | 一种易切削高温高强自润滑耐磨合金材料 | |
| Adu | Transient liquid phase bonding of aerospace single crystal Rene-N5 superalloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |