[发明专利]一种预置粉末高熵合金激光焊接的方法

说明书

本方法涉及激光焊接技术领域，特别是一种预置粉末高熵合金激光焊接的方法。本发明通过使用浸没于丙酮中的高熵合金粉末充分润湿，并均匀涂刷且整形于高熵合金板对接接口处，制成焊接预制件。采用连续激光熔化对接接口，使粉末熔化并进入焊接熔池中，从而实现CoCrFeNiMn或/和AlCoCrFeNi高熵合金板预置粉末激光焊接。本发明能有效的提升焊缝的综合力学性能，同时降低了常用的同步送粉激光焊接所造成的粉末损失。

技术领域

本方法涉及激光焊接技术领域，特别是一种能够实现高强度激光焊接高熵合金方法，具体的说，是一种预置粉末高熵合金激光焊接的方法。

背景技术

高熵合金是通过五种及五种以上元素构成的新型合金材料，每种元素的含量相等或接近相等，该类合金具有较高的配置熵。目前，主要的高熵合金体系以过渡族元素为主，如以CoCrCuFeNi、CoCrFeMnNi为代表的面心立方相高熵合金；以AlCoCrFeNi、HfNbTaTiZr为代表的体心立方相高熵合金；以AlCoCrCuFeNi、CrCuFeMnNi为代表的具有面心立方相与体心立方相的双相高熵合金。在性能上，相较于传统的合金，高熵合金具有硬度高、延展性好、耐磨以及耐腐蚀性能优异等特点，因而使其成为了一种具有广阔的应用前景新型结构材料。

目前，针对高熵合金的技术开发已从集中在成分的设计与合金制备拓展到组织调控和性能提升、新型加工技术等方面。其中，基于激光加工技术的高熵合金激光焊接技术逐步得到重视。激光焊接是一种较为先进的金属和合金连接技术，已广泛应用于多种材料的焊接工艺中。另外，虽然采用激光焊接高熵合金可以减弱焊接余热对基体组织的影响，但仍存在焊后高熵合金的强度与延伸率明显下降。因此，改进和开发高熵合金焊接方法尤为重要。

新型激光焊机自带相应的同步送粉装置，粉末随保护气体被输送到相应位置，以实现熔覆或焊接。但是，同步送粉对于合金粉末的粒度、形状有着较为严格的要求，且很难控制进入送出粉末全部进入熔池，易造成浪费。因此，根据焊缝尺寸，预置所需粉末，通过激光熔化粉末的同时将高熵合金基体连接成为了一种可选的高熵合金焊接方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种预置粉料方法实现高熵合金高强度焊接的方法，能够提升高熵合金焊接工艺下其焊缝强度与延伸率。

本发明通过如下步骤实现，

(1)通过感应熔炼制备CoCrFeNiMn或/和AlCoCrFeNi高熵合金板。

(2)对步骤(1)中的高熵合金板进行处理，即：先将高熵合金板置于马弗炉中加热保温，加热保温后取出并在自来水中进行淬火；使用通用压机将高熵合金板沿厚度方向压制成薄板；对薄板进行退火处理后取出高熵合金板，打磨去除氧化层，使用丙酮超声清洗去除表面污染物。

(3)将购买的商用高熵合金粉末浸没于丙酮中充分润湿，待粉末沉降至溶液底部待用。

(4)使用金刚石精密切割机，将步骤(2)中处理后的CoCrFeNiMn或/和AlCoCrFeNi高熵合金板制成长度相等的两块板，厚和宽的尺寸维持不变。

(5)取切割后的两块高熵合金板对接，并在两块板中间留0.5毫米～2毫米的间隔。如图1所示。

(6)取步骤(3)得到沉降粉末均匀涂刷在对接接口处，并用刮刀对粉末进行整形至尺寸与板材厚和宽尺寸一致，制成焊接预制件。

(7)将步骤(6)得到的焊接预制件在室温下静置使得丙酮完全挥发。

(8)将经过静置处理的焊接预制件放置于激光焊接平台上，采用激光焊机发出连续激光熔化对接接口，使粉末熔化并进入焊接熔池中。

(9)取下步骤(8)中的焊接样品，通过电火花线切割制成拉伸样品(具体尺寸如图2所示)进行拉伸测试，同时，通过金相分析焊缝组织。