[发明专利]航空发动机外壳制造用药芯焊丝及航空外壳的制备方法

说明书

本发明公开航空发动机外壳制造用药芯焊丝，包括合金带皮与药芯粉末，药芯由以下组分(wt.％)组成：铁粉15.8％～18.03％，镍粉16.6％～18.95％，铬粉14.71％～16.79％，钴粉16.67％～19.02％，铝粉7.64％～8.7％，钼粉13.58％～15.50％，NbC 3％～15％，以上组分质量百分比之和为100％；还公开了使用该焊丝条件下航空发动机外壳制的制备方法；经过实例可证明，该药芯焊丝综合性能优良，采用此焊丝3D打印技术制备该高耐磨FeCoNiCrAl‑Mx系高熵合金航空发动机外壳不仅成型质量好，精度高，而且节约原材料，符合绿色发展理念。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，涉及航空发动机外壳制造用药芯焊丝。

本发明还涉及航空发动机外壳制的制备方法。

背景技术

现代工业要求结构材料具有高的强度、断裂韧性及刚度，同时尽可能减重；在这种情况下，以铝、钛为代表的轻质高强合金、Ni基高温合金为代表的承载耐热合金，成为各国新材料研发计划中重点发展的材料之一，也是增材制造中重要的应用材料，铝合金和钛合金，由于出色的低密度和结构强度，无论是使用3D打印或CNC加工，在航空航天、汽车、机械制造等领域都被大量应用；但钛的熔点极高，超过1600℃，同时也是典型的难加工材料，尽管钛具有很高的耐高温和耐腐蚀性，但它的导电性较差，因此在电气应用中是不好的选择，与其他轻质金属(如铝)相比，钛合金也更为昂贵。铝具有低密度，高热导率极易氧化的特点，因此在3D打印过程易产生团聚且连续性较差，对增材制造系统的准确性产生较差的影响；

高熵合金不仅具有高强度，高硬度，高耐磨耐蚀性以及高温抗氧化等优异性能，同时可以极大程度的降低成本，材料利用率较高；Fe-Co-Ni系高熵合金综合性能优异，成分调节灵活，各元素协同调控性能，优良的耐腐蚀，耐磨性是Fe-Co-Ni系高熵合金最典型的特点，因此Fe-Co-Ni系高熵合金可作为一种出色的强化材料，并广泛应用于石油管道、火电领域以及航空航天领域，进而实现成本减少与性能提升的双重需求，为我国可持续发展与绿色化，生态化做出杰出贡献；

现代航空航天构件需同时满足轻量化、高性能、高可靠性、低成本等一系列苛刻要求，且构件的结构更为复杂、设计制造难度更大；通过创新和发展航空航天新材料和3D打印控形与控性关键技术，既体现了选材上轻量化、高性能的发展方向，又凸显了3D打印技术本身精密化、净成形的发展趋势，可实现材料-结构-性能的一体化3D打印以及3D打印技术在航空航天上的重大工程应用。

发明内容

本发明的目的是提供航空发动机外壳制造用药芯焊丝，具有制造成本低与产品性能提升明显的特点。

本发明的另一个目的是提供航空发动机外壳制的制备方法。

本发明所采用的第一个技术方案是，航空发动机外壳制造用药芯焊丝，具体包括合金带皮与药芯粉末，包粉率为28wt.％-35wt.％。

本发明第一个技术方案的特点还在于：

其中药芯按质量百分比包括铁粉15.8％～18.03％，镍粉16.6％～18.95％，铬粉14.71％～16.79％，钴粉16.67％～19.02％，铝粉7.64％～8.7％，钼粉13.58％～15.50％，NbC 3％～15％，以上组分质量百分比之和为100％；

其中合金带皮为Fe-Co-Ni系合金带。

本发明所采用的第二个技术方案是，航空发动机外壳制的制备方法，采用航空发动机外壳制造用药芯焊丝，具体按以下步骤实施：

步骤1，通过Pro E建模软件对3D打印结构件进行三维建模，然后称量铁粉15.8％～18.03％，镍粉16.6％～18.95％，铬粉14.71％～16.79％，钴粉16.67％～19.02％，铝粉7.64％～8.7％，钼粉13.58％～15.50％，NbC 3％～15％，以上组分质量百分比之和为100％；