[发明专利]电弧+激光耦合调控的钛-钢梯度结构材料及方法

权利要求书

1.电弧+激光耦合调控的钛-钢梯度结构材料，其特征在于，包括电弧焊接用过渡层焊丝和激光熔覆用合金粉末；

其中，电弧焊接用过渡层焊丝，包括药粉和焊皮，其中药粉按质量百分比包括如下成分：Co粉50.0～60.0％，Ag粉10.0～20.0％，B粉5.0～10.0％，Si粉5.0～10.0％，石墨烯0.01～0.05％，其余为Cu粉，以上组分质量百分比之和为100％；

激光熔覆用合金粉末，按质量百分比包括如下成分：Cu粉60.0～70.0％，Co粉10.0～20.0％，Ag粉10.0～20.0％，V粉5.0～10.0％，以上组分质量百分比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的电弧+激光耦合调控的钛-钢梯度结构材料，其特征在于，电弧焊接用过渡层焊丝的填充率控制在20～25wt.％。

3.电弧+激光耦合调控的钛-钢梯度结构材料的制备方法，其特征在于，

电弧焊接用过渡层焊丝的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：按质量百分比分别称取Co粉50.0～60.0％，Ag粉10.0～20.0％，B粉5.0～10.0％，Si粉5.0～10.0％，石墨烯0.01～0.05％，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250～300℃，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2～4h；

步骤3：采用紫铜带为焊皮，采用酒精去除紫铜带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在紫铜带内，第一道拉拔模具孔径为2.6mm；

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1.0～1.2mm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；

激光熔覆用合金粉末的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：按质量百分比分别称取Cu粉60.0～70.0％，Co粉10.0～20.0％，Ag粉10.0～20.0％，V粉5.0～10.0％，以上各组分重量百分比之和为100％；

步骤2：将步骤1各原料合金粉末混合后真空熔炼，采用气雾化方法制粉；

步骤3：对雾化后的合金粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末在一定的粒度范围内；

步骤4：对制备的粉末进行真空包装，待用。

4.根据权利要求3所述的电弧+激光耦合调控的钛-钢梯度结构材料的制备方法，其特征在于，激光熔覆用合金粉末的制备方法中：步骤2中，采用真空熔炼设备，以N₂作为雾化气体，雾化压力为6MPa，雾化过程保持熔体的过热度在100～150℃之间。

5.根据权利要求3所述的电弧+激光耦合调控的钛-钢梯度结构材料的制备方法，其特征在于，激光熔覆用合金粉末的制备方法中：步骤3中，筛分后的合金粉末的粒度范围为25～53μm，即270～500目；筛分后的合金粉末的流动性要求为25～40s/100g。

6.电弧+激光耦合调控的钛-钢梯度结构的制备方法，采用制备的电弧焊接用过渡层焊丝和激光熔覆用合金粉末在钢焊缝上进行电弧堆焊，其特征在于，具体步骤如下：

(1)用钢丝刷打磨钢板，去除钢板上的油污；

(2)选择ER50-6焊丝进行钢层的电弧堆焊，焊接电流为180～200A，堆焊层厚度为10～12mm；堆焊过程控制层间温度在100℃以下；

(3)采用制备的电弧焊接用过渡层焊丝在钢层上进行堆焊，焊接电流为180～200A，堆焊层厚度为2～3mm，堆焊过程控制层间温度在100～200℃之间，得到铜基过渡层；接着选择制备的激光熔覆用合金粉末在上述铜基过渡层上的激光熔覆制备，得到激光熔覆过渡层，激光熔覆过渡层厚度为1～2mm；

(4)最后采用ERTi-1焊丝在上述激光熔覆过渡层上进行电弧堆焊，制备钛层，焊接电流为150～200A，堆焊层厚度为10～12mm；层间温度控制在100℃以下。