[发明专利]一种含有微量纳米NbB2

说明书

本发明涉及一种新型含有微量纳米NbB₂颗粒铝合金焊丝线材，包括以下五个步骤：(1)纳米NbB₂/Al中间合金的制备；(2)含有纳米NbB₂颗粒铝合金铸锭的制备；(3)铸锭均匀化处理；(4)含有纳米NbB₂颗粒铝合金热挤压塑性成型；(5)铝合金焊丝线材拉拔成型。本发明是要解决现有制备工艺及成分组成所生产的铝合金焊丝焊接性能低的问题。本发明涉及的技术方案是通过在铝合金熔体中加入内生纳米NbB₂/Al中间合金，中间合金中的纳米颗粒逐步分散于在铝合金熔体，制备一种新型含有微量纳米陶瓷颗粒的铝合金焊丝线材，NbB₂颗粒与ɑ‑Al错配度低，促进焊接熔池内异质形核，细化焊缝组织，提高焊接效率和焊接质量，显著的强化焊口的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种焊丝线材的制备方法，具体涉及一种新型含有微量纳米NbB₂颗粒铝合金焊丝线材。

背景技术

铝合金作为一种轻质高比强度的合金，广泛应用于航空航天及汽车等领域。目前，随着轻量化的需求，使得铝合金的应用愈加迫切，并且随着铝合金及高效自动化焊接技术在高端军民用轻量化装备上的大量应用，对铝合金焊接材料的质量和性能要求越来越高。尤其是需要提高焊接效率的条件下，不断提高焊口的性能和质量。焊丝晶粒越细，焊丝的性能越好。采用纳米技术不仅可以获得细晶焊丝，而且可以获得细晶焊缝，提高焊缝的强度和塑性。为此，采用新技术开发细晶焊丝是铝合金焊丝的发展方向。内生纳米尺寸的NbB₂陶瓷颗粒，与铝合金熔体界面润湿性好，在中间合金内分散良好的纳米颗粒在铝熔体中逐步分散，作为铝合金的异质形核核心，细化熔池内微观组织，并且微量的纳米尺寸陶瓷颗粒还可以分散于ɑ-Al枝晶的固液界面前沿，阻止ɑ-Al枝晶的生长，有利于焊口得到细晶组织，提高焊接效率和焊接质量，显著的强化焊口的力学性能。同时本专利涉及制备工艺易控制，对于铝合金焊口的组织细化和力学性能的强化具有重要的现实意义，具有重要的实际应用价值和工业应用前景。

发明内容

本发明所要解决的是提供一种新型含有微量纳米NbB₂颗粒铝合金焊丝线材。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种新型含有微量纳米NbB₂颗粒铝合金焊丝线材，包括以下步骤：

(1)纳米NbB₂/Al中间合金的制备：

(1a)硼粉球磨活化预处理：将硼粉放入球磨罐中，用球磨机将硼粉以 200-300r/min的速度球磨活化处理1-3h；

(1b)反应压坯的制备：

ⅰ.称取所需的粒度13-48μm的铝粉，球磨处理后粒度为0.5-1μm的硼粉以及粒度为13-45μm的铌粉备用；

ⅱ.将铝粉、铌粉、硼粉按以下几种配比配制成100g混合粉末制成 Al–Nb–B压坯；其中Nb/B质量比分别为4.30:1，摩尔比为1:2；其中铝粉的含量为60-90wt.％；铌粉含量为8.11-32.45wt.％；硼粉含量为1.89-7.55wt.％；

①Al–Nb–B体系中反应生成纳米NbB₂陶瓷颗粒的质量分数为10wt.％，其中， Nb/B质量比为4.30:1；Nb/B摩尔比为1:2：

体系中铝粉、铌粉、硼粉各自重量分别为：铝粉：90克；铌粉：8.11克；硼粉：1.89克；配制成100克混合粉末；

②Al–Nb–B体系中反应生成纳米NbB₂陶瓷颗粒的质量分数为30wt.％，其中， Nb/B质量比为4.30:1；Nb/B摩尔比为1:2，体系中铝粉、铌粉、硼粉各自重量分别为：铝粉：70克；铌粉：24.33克；硼粉：5.67克；配制成100克混合粉末；