【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及焊接材料的，尤其涉及一種添加稀土的合金釬料及制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著隧道工程建設(shè)規(guī)模的日益擴(kuò)大，我國(guó)對(duì)盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)的需求也與之俱增，盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)是目前常用的一體化機(jī)、電、液、伺服控制隧道掘進(jìn)設(shè)備，其具有安全、高效、可一次成型、對(duì)城市正常機(jī)能影響小等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。
2、盾構(gòu)機(jī)上的截齒刀具作為直接接觸巖石、土質(zhì)的部件，在工作過(guò)程中要承受較高的壓應(yīng)力、較大的剪切力以及來(lái)自硬巖的沖擊力，在這種惡劣的工作環(huán)境下截齒難免發(fā)生失效，其中截齒的失效形式主要有以下幾個(gè)方面：硬質(zhì)合金刀頭脫落、截齒磨損、崩裂等，其中硬質(zhì)合金刀頭脫落的原因一般是：由于釬焊過(guò)程中釬料選擇不當(dāng)、焊接工藝參數(shù)的設(shè)定不合適等原因造成釬焊接頭強(qiáng)度不足。目前應(yīng)用于硬質(zhì)合金鋼截齒的釬料多是銅基釬料，但由于釬料中脆性相的存在，釬焊接頭力學(xué)性能較差，導(dǎo)致截齒的使用壽命較短，在施工過(guò)程中頻繁更換截齒不僅造成成本的提高，也增加了時(shí)間成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供了一種添加稀土的合金釬料及制備方法，通過(guò)添加稀土元素y，可以有效降低現(xiàn)有cu57znmnco銅基釬料中脆性相cu5zn8的含量，有效提高釬料的潤(rùn)濕性，進(jìn)而改善釬料焊接后焊接接頭的彎曲強(qiáng)度，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種添加稀土的合金釬料，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包含以下組分：cu?56％～58％、co1.5％～2.5％、mn?1.5％～2.5％、y?0.05％～1.0％、zn
4、進(jìn)一步，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包含以下組分：cu為57％、co為1.5％、mn為1.5％、y為0.3％和zn為余量。
5、進(jìn)一步，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包含以下組分：cu為57％、co為1.5％、mn為1.5％、y為0.1％和zn為余量。
6、進(jìn)一步，所述化學(xué)成分cu、co、mn和zn共同來(lái)自cu57znmnco銅基釬料。
7、一種基于上文所述的添加稀土的合金釬料的制備方法，包括以下步驟：
8、步驟一、清洗
9、將cu57znmnco銅基釬料的表面氧化物打磨去除，在超聲波水槽中使用酒精清洗，烘干；
10、步驟二、稱料
11、使用電子天平稱取高純y顆粒、步驟一處理后的銅基釬料；
12、步驟三、熔煉
13、①將稱取高純y顆粒、銅基釬料放入干燥箱中預(yù)熱；
14、②將鎢棒豎直放入水冷銅坩堝真空感應(yīng)熔煉爐的銅坩堝內(nèi)，再將cu57znmnco銅基釬料及高純y顆粒均勻放置在鎢棒的四周，關(guān)閉水冷銅坩堝真空感應(yīng)熔煉爐的爐門；
15、③對(duì)水冷銅坩堝真空感應(yīng)熔煉爐的爐內(nèi)進(jìn)行多次抽真空處理；
16、④將水冷銅坩堝真空感應(yīng)熔煉爐的電流設(shè)置為400-600a，并且開(kāi)啟電磁攪拌直至物料全部熔化，將凝固的合金鑄錠翻轉(zhuǎn)后重新熔化，反復(fù)熔煉多次后得到最終的釬料鑄錠。
17、進(jìn)一步，所述高純y顆粒的純度為99.99％-100％。
18、上文所述的釬料應(yīng)用于硬質(zhì)合金和鋼的連接。
19、進(jìn)一步，采用激光釬焊進(jìn)行連接。
20、進(jìn)一步，將夾裝好的母材與釬料固定在外軸變位操作平臺(tái)上，采用yls-5000w摻鐿多模光纖激光器，配備kuka?kr60ha型機(jī)器人進(jìn)行激光焊接，得到釬焊接頭；所述母材設(shè)置為yg20硬質(zhì)合金與aisi1045鋼。
21、本專利技術(shù)有益的技術(shù)效果在于：
22、通過(guò)在現(xiàn)有的銅基釬料cu57znmnco中添加稀土y，制備成本專利技術(shù)的cu57znmnco-xy釬料，可以有效降低釬料中脆性相cu5zn8的含量，有效提高釬料的潤(rùn)濕性，進(jìn)而改善釬料焊接后焊接接頭的彎曲強(qiáng)度。
23、經(jīng)測(cè)試與沒(méi)有添加稀土y的銅基釬料相比，釬料cu57znmnco-xy中稀土元素y的添加會(huì)影響釬料的物相組成。隨著稀土y的添加，銅基釬料cu57znmnco中脆性相cu5zn8的特征峰消失，脆性相cu5zn8含量大大降低，甚至消失，cu57znmnco-xy釬料中主要的物相是以cu0.64zn0.36和cuzn為主，而在稀土添加量為0.3wt.％時(shí)，xrd譜圖中僅發(fā)現(xiàn)cu0.64zn0.36的特征峰。
24、本專利技術(shù)制備的添加稀土y的cu57znmnco-xy釬料表現(xiàn)出良好的潤(rùn)濕性，對(duì)比釬料中不同y添加量對(duì)釬料潤(rùn)濕性的影響發(fā)現(xiàn)：未添加稀土y的釬料在鋼和硬質(zhì)合金上的鋪展面積分別為51.82mm2和49.34mm2添加稀土y后，釬料在兩種母材上鋪展面積均有所提高，當(dāng)稀土添加量為0.7wt.％時(shí)，釬料在鋼和硬質(zhì)合金上的鋪展面積分別達(dá)到最大，為63.55mm2和61.08mm2，相較于未添加稀土y的釬料鋪展面積分別提升22.6％和23.7％，鋪展面積的提升也意味著稀土y的添加有利于釬料潤(rùn)濕性的提升。
25、通過(guò)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)測(cè)定了不同稀土y含量的釬料焊接接頭的彎曲強(qiáng)度，測(cè)試結(jié)果表明：釬料中稀土y的添加能夠有效提高硬質(zhì)合金與鋼焊接接頭的彎曲強(qiáng)度；當(dāng)y添加量為0.3wt.％時(shí)平均彎曲強(qiáng)度達(dá)到701.44mpa，相較未添加y的焊接接頭平均彎曲強(qiáng)度提高了51％；彎曲試驗(yàn)中焊接接頭焊縫與硬質(zhì)合金界面以及硬質(zhì)合金熱影響區(qū)屬于力學(xué)性能較薄弱的區(qū)域。
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1.一種添加稀土的合金釬料，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包含以下組分：Y?0.05％～1.0％、Cu?56％～58％、Co?1.5％～2.5％、Mn?1.5％～2.5％、Zn余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加稀土的合金釬料，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包含以下組分：Cu為57％、Co為1.5％、Mn為1.5％、Y為0.3％和Zn為余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的添加稀土的合金釬料，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包含以下組分：Cu為57％、Co為1.5％、Mn為1.5％、Y為0.1％和Zn為余量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的添加稀土的合金釬料，其特征在于，所述化學(xué)成分Cu、Co、Mn和Zn共同來(lái)自Cu57ZnMnCo銅基釬料。
5.一種基于權(quán)利要求1-3之一所述的添加稀土的合金釬料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的添加稀土的合金釬料的制備方法，其特征在于：所述高純Y顆粒的純度為99.99％-100％。
7.權(quán)利要求1所述的釬料應(yīng)用于硬質(zhì)合金和鋼的連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，將夾裝好的母材與釬料固定在外軸變位操作平臺(tái)上，采用YLS-5000W摻鐿多模光纖激光器，配備KUKA?KR60HA型機(jī)器人進(jìn)行激光焊接，得到釬焊接頭；所述母材設(shè)置為YG20硬質(zhì)合金與AISI1045鋼。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種添加稀土的合金釬料，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包含以下組分：y?0.05％～1.0％、cu?56％～58％、co?1.5％～2.5％、mn?1.5％～2.5％、zn余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加稀土的合金釬料，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包含以下組分：cu為57％、co為1.5％、mn為1.5％、y為0.3％和zn為余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的添加稀土的合金釬料，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包含以下組分：cu為57％、co為1.5％、mn為1.5％、y為0.1％和zn為余量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的添加稀土的合金釬料，其特征在于，所述化學(xué)成分cu、co、mn和zn共同來(lái)自cu57zn...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬姝月，李奔奔，王驥，張鵬宇，張峰，徐培全，龔紅英，趙志遠(yuǎn)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海工程技術(shù)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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