[发明专利]一种高熵合金预制体及钛与不锈钢的熔焊方法

说明书

本发明公开了一种高熵合金预制体，按原子百分比由以下组分组成：Ti为5～10％，Ni为30～35％，Cr为10～15％，Co为30～35％，Fe取余量，各组分原子百分比之和为100％。本发明还公开了钛板、不锈钢板材的熔焊方法，将高熵合金预制体放置于待焊接的钛板和不锈钢板材之间，然后分别利用脉冲氩弧焊机进行熔焊焊接。使用本发明高熵合金预制体熔焊焊接钛板和不锈钢板材，形成的焊缝基本上消除了脆性金属间化合物，焊缝中心由(Ti，Fe，Ni，Cr，Co)固溶体组成，为单一固溶体结构，接头性能较高。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体地说，涉及一种高熵合金预制体及其用于钛与不锈钢的熔焊方法。

背景技术

钛及钛合金具有比强度高、密度低、耐高温、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、石油化工、医疗等领域，但由于金属钛冶金技术复杂、价格昂贵，限制了其大规模推广应用。钢具有许多优良性能而且价格较低，但是钢的耐蚀性差、比重大，在某些特殊领域难以应用。钛和钢的复合结构可以同时具备钛和钢的优点，最大限度的发挥二者在性能与经济上的互补优势，在众多领域有广阔的应用前景。例如在海底油田工程中，各种设备都是在含硫、盐水等腐蚀环境中运作的，承受载荷的部件用钢制造，而防腐层则用钛来制造。

制备钛及钛合金与钢的复合构件，关键是要解决钛和钢的连接问题。由于钛和钢的线膨胀率和热导率相差较大，而且Ti和Fe互溶性差，使焊缝易生成裂纹，强度较低。同时会产生大量脆性金属间化合物(TiFe、TiFe₂、TiC 等)。目前，大多通过添加V、Cu/V等中间层阻止脆性金属间化合物的产生，但是无法避免金属间化合物的产生，接头的性能依然不高。钛/钢的熔化焊接属于异种金属之间的焊接，欲从源头杜绝脆性金属间化合物产生，使用合适焊接材料是解决问题的关键，也是提高钛/钢焊接接头质量的根本出路。

发明内容

本发明的目的是提供一种高熵合金预制体，解决现有焊接方法易形成硬脆的金属件化合物，不易获得高性能的钛-钢复合结构的问题。

本发明的另一个目的是提供一种钛与不锈钢的熔焊方法。

为了实现上述目的，本发明公开了一种高熵合金预制体，按原子百分比由以下组分组成：Ti为5～10％，Ni为30～35％，Cr为10～15％，Co为30～35％， Fe取余量，各组分原子百分比之和为100％。

优选地，一种高熵合金预制体，按原子百分比由以下组分组成：Ti为 5～8％，Ni为32～33％，Cr为10～14％，Co为32～34％，Fe取余量，各组分原子百分比之和为100％。

优选地，一种高熵合金预制体，按原子百分比由以下组分组成：Ti为5％， Ni为33％，Cr为10％，Co为34％，Fe取余量，各组分原子百分比之和为 100％。

优选地，一种高熵合金预制体，按原子百分比由以下组分组成：Ti为8％， Ni为32％，Cr为14％，Co为32％，Fe取余量，各组分原子百分比之和为 100％。

优选地，一种高熵合金预制体，按原子百分比由以下组分组成：Ti为6％， Ni为32％，Cr为13％，Co为32％，Fe取余量，各组分原子百分比之和为 100％。

本发明公开了一种钛与不锈钢的熔焊方法，所使用的中间层合金为上述高熵合金预制体，具体步骤包括：

将高熵合金预制体放置于待焊接的钛板和不锈钢板材之间，然后分别利用脉冲氩弧焊机进行焊接。

优选地，高熵合金预制体的制备方法具体为：

按照原子百分比组成，其中Ti为5～10％，Ni为30～35％，Cr为10～15％， Co为30～35％，Fe为余量，原子百分比总和为100％；