[发明专利]Fe-Al-Fe过渡接头电弧3D打印用材料及方法

权利要求书

1.Fe-Al-Fe过渡接头电弧3D打印用焊接材料，其特征在于，包括Fe-Al侧药芯焊丝和Al-Fe侧药芯焊丝；

所述Fe-Al侧药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Mg粉30～40％，Zn粉30～40％，Sc粉3～5％，Zr粉3～5％，其余为Al粉，以上组分质量百分比之和为100％；

所述Al-Fe侧药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Ag粉30～40％，Cr粉20～30％，Mn粉20～30％，Er粉3～5％，其余为Cu粉，以上组分质量百分比之和为100％；

所述Fe-Al侧药芯焊丝，焊皮为纯铝带，所述Al-Fe侧药芯焊丝，焊皮为纯铜带；Fe-Al侧药芯焊丝的填充量控制在20～25wt％；Al-Fe侧药芯焊丝的填充量控制在22～27wt％。

2.根据权利要求1所述的Fe-Al-Fe过渡接头电弧3D打印用焊接材料，其特征在于，Fe-Al侧药芯焊丝焊皮的厚度0.3mm，宽度7mm。

3.根据权利要求1所述的Fe-Al-Fe过渡接头电弧3D打印用焊接材料，其特征在于，Al-Fe侧药芯焊丝焊皮的厚度0.3mm，宽度7mm。

4.根据权利要求1所述的Fe-Al-Fe过渡接头电弧3D打印用焊接材料，其特征在于，Fe-Al侧药芯焊丝的具体步骤如下：

步骤1：按质量百分比分别称取药粉：Mg粉30～40％，Zn粉30～40％，Sc粉3～5％，Zr粉3～5％，其余为Al粉，以上组分质量百分比之和为100％；

步骤2：将步骤1称取的药粉，将其置于真空加热炉内加热，加热温度为100-150℃，保温时间为1-3h，去除药粉中的结晶水；烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为1-3h；

步骤3：采用纯铝带为焊皮，采用酒精去除纯铝带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在纯铝带内，第一道拉拔模具孔径为2.6mm；其中，焊皮厚度0.3mm，宽度7mm；

步骤4：第一道工序拉拔完毕后，将模具孔径依次减少，最终获得直径1.2mm的药芯焊丝；

步骤5：药芯焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。

5.根据权利要求1所述的Fe-Al-Fe过渡接头电弧3D打印用焊接材料，其特征在于，Al-Fe侧药芯焊丝的具体步骤如下：

步骤1：按质量百分比分别称取药粉：Ag粉30～40％，Cr粉20～30％，Mn粉20～30％，Er粉3～5％，其余为Cu粉，以上组分质量百分比之和为100％；

步骤2：将步骤1称取的药粉，将其置于真空加热炉内加热，加热温度为150-200℃，保温时间为2-4h，去除药粉中的结晶水；烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为1-3h；

步骤3：采用纯铜带为焊皮，采用酒精去除纯铜带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在纯铜带内，第一道拉拔模具孔径为2.6mm；其中，焊皮厚度0.3mm，宽度7mm；

步骤4：第一道工序拉拔完毕后，将模具孔径依次减少，最终获得直径1.2mm的药芯焊丝；

步骤5：药芯焊丝拉拔完毕后，经绕丝机缠绕在焊丝盘上，最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。

6.Fe-Al-Fe过渡接头电弧3D打印用焊接方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任意一项所述的焊接材料用于制备Fe-Al-Fe过渡接头，具体步骤如下：

(1)采用ER50-6焊丝在钢基板上进行Fe层的3D打印，采用CMT模式，焊接电流为180-250A，Fe层厚度为60～80mm；

(2)采用Fe-Al侧药芯焊丝在上述Fe层上进行堆焊，采用CMT模式，焊接电流为150-180A，Fe-Al过渡层厚度为1～3mm；

(3)采用ER4043焊丝在上述Fe-Al过渡层上进行Al层的3D打印，采用CMT-mix模式，焊接电流为150-180A，Al层厚度为20～40mm；

(4)采用Al-Fe侧药芯焊丝在上述Al层上进行堆焊，采用CMT模式，焊接电流为180-200A，Al-Fe过渡层厚度为1～3mm；

(5)采用ER50-6焊丝在上述Al-Fe过渡层上进行3D打印，该层分两步进行：第一步采用CMT-cycle模式，焊接电流为100-150A，焊接厚度为10～20mm；第二步，在上述第一步中制备得到的Fe层基础上，采用CMT模式，焊接电流为180-250A，焊接厚度为50～60mm。