[发明专利]一种Mn-Cu基焊丝及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Mn‑Cu基焊丝及其制备方法和应用，Mn‑Cu基焊丝包括以下质量百分比的组分：铜35～43％，锰50～60％，铝0.5～2％，锡0.5～1％，锌≤3％，铬≤0.9％。焊丝制备方法包括：装料；熔炼；精炼；浇铸；均匀化；锻造；挤压；拉拔；退火。本发明中焊丝主要用于Mn‑Cu合金与Mn‑Cu合金或钢的焊接。采用本发明中的焊丝，解决Mn‑Cu合金与钢在熔化焊时，焊接热裂纹严重，导致焊缝金属及接头力学性能差的问题。采用现有合金焊丝通过热处理后焊缝金属具有较高的阻尼性能。通过实现Mn‑Cu合金和钢的连接获得高强度和高阻尼的复合材料，能够拓宽Mn‑Cu合金的应用前景。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种Mn-Cu基焊丝及其制备方法和应用。

背景技术

在科技发展日新月异的今天，对于材料人们提出了更多更高的要求。但是单一的材料的性能比较局限，而高性能的材料又比较昂贵。因此要求越来越多不同性能的材料进行结合使用，这就涉及到大量异种材料连接方面的问题。Mn-Cu基阻尼材料广泛的应用于航空航天、海洋、机械等领域，Mn-Cu基阻尼材料在抑制噪声和振动，提高设备的稳定性、可靠性有着非常显著的作用，同时Mn-Cu基阻尼合金具有优良的工艺性能和高阻尼性能，因此十分引人关注，是极有发展前途的阻尼材料。为了将Mn-Cu基阻尼复合材料应用到更高和更宽的领域，需要将Mn-Cu基阻尼合金与其他合金进行连接，这样将会得到两种或者两种性能以上的复合材料。钢综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。这里将Mn-Cu合金与钢进行连接将会得到高强度和高阻尼性能的复合材料。

但是，由于Mn-Cu和钢两者的物理性能相差很大，这势必会对焊接造成困难：中Mn的Mn-Cu合金的熔点大约为900℃，而钢的熔点大约为1500℃，因此在焊接过程中热源位置不当则会出现Mn-Cu已经熔化而钢未熔化的情况。Mn-Cu合金的线膨胀系数是钢的线膨胀系数的2～3倍，因此在熔池金属结过程中，由于热应力的存在，容易使得焊缝及热影响区产生裂纹。基于此，开发一种用于焊接钢与Mn-Cu合金的焊料很有必要。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种Mn-Cu基焊丝及其制备方法和应用，以解决Mn-Cu合金与钢焊接困难的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种Mn-Cu基焊丝及其制备方法，本发明中的焊丝包括以下质量百分比的组分：

铜35～43％，锰50～60％，铝0.5～2％，锡0.5～1％，锌≤3％，铬≤0.9％。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，Mn-Cu基焊丝包括以下质量百分比的组分：

铜43％，锰54.5％，铝1.5％，锡1％。

进一步，Mn-Cu基焊丝包括以下质量百分比的组分：

铜41％，锰54.5％，铝1.5％，锡1％，锌2％。

进一步，Mn-Cu基焊丝包括以下质量百分比的组分：

铜42.5％，锰54.5％，铝1.5％，锡1％，铬0.5％。

本发明中的焊丝经过以下步骤制得：

S1：将焊丝原料(铜、锰、铝、锡、锌、铬等)与脱渣剂混合，并对混合料依次进行初炼和精炼，再浇注得铸锭；脱渣剂包括氟化钙、氯化钠、硼酸和硼砂，其与焊丝原料的质量比为1:25～30；

S2：依次对铸锭进行均匀化、锻造和挤压，得坯材；

S3：将坯材多次拉拔并进行退火处理，得焊丝。

本发明中焊丝的制备方法在上述基础上还可以进行如下改进。