[发明专利]一种控制晶粒尺寸的低温增材制造用丝材及制备和应用

说明书

本发明公开了一种控制晶粒尺寸的低温增材制造用丝材及制备和应用，以质量百分比计，包括以下配比：C：0.03％～0.10％；Si：≤0.4％；Mn：0.5％～1.5％；P：≤0.010％；S：≤0.005％；Nb：0.07％～0.12％；Ni：1.6％～4.0％；Mo：≤0.4％；Cr：0.01％～0.20％；V：≤0.02％；Al：≤0.05％；Cu：≤0.03％；Ti：0.006％～0.02％；B：≤0.005％，其余为Fe。在不同增材制造的工艺下都具有良好的冲击韧性，并且低温韧性随温度的变化较小，可用于低温环境下油气输送领域产品增材制造。

技术领域

本发明属于增材制造打印材料领域，涉及一种控制晶粒尺寸的低温增材制造用丝材及制备和应用。

背景技术

增材制造作为三维数字化的最终呈现方式，由于可实现复杂形状和位置的柔性现场打印，已经成为高端装备制造的重要手段。增材制造材料主要分为金属粉末材料和金属丝材两大类。其中金属丝材的增材制造更适用于中到大型装备的快速制造。

增材制造用金属丝材通常要求具有良好的焊接性能。目前，国内激光、电子束和电弧增材制造的丝材主要以钛合金，镍基合金和碳钢为主。由于增材制造的快速加热和冷却的工艺特性，导致打印产品的冲击韧性显著降低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种控制晶粒尺寸的低温增材制造用丝材及制备和应用，在不同增材制造的工艺下都具有良好的冲击韧性，并且低温韧性随温度的变化较小，可用于低温环境下油气输送领域产品增材制造。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种控制晶粒尺寸的低温增材制造用丝材，以质量百分比计，包括以下配比：

C：0.03％～0.10％；Si：≤0.4％；Mn：0.5％～1.5％；P：≤0.010％；S：≤0.005％；Nb：0.07％～0.12％；Ni：1.6％～4.0％；Mo：≤0.4％；Cr：0.01％～0.20％；V：≤0.02％；Al：≤0.05％；Cu：≤0.03％；Ti：0.006％～0.02％；B：≤0.005％，其余为Fe。

优选的，C元素含量为0.03％～0.10％。

进一步，采用低锰高铌合金，其中Mn元素含量为1.0％～1.5％，Nb元素含量为0.07％～0.12％，同时Mn/Nb比小于25。

优选的，采用高镍合金，Ni元素含量为1.6％～4.0％。

优选的，Mo含量≤0.4％。

一种控制晶粒尺寸的低温增材制造用丝材的制备方法，按照上述任意一项所述原材料及配比关系，放入至电炉中冶炼焊丝钢，冶炼后通过拉拔镀铜工艺制成焊丝。

一种上述任意一项所述控制晶粒尺寸的低温增材制造用丝材在增材制造中的应用。

优选的，采用激光增材制造，打印出产品的抗拉强度为800～950Mpa，-60℃的冲击韧性大于100J。

优选的，采用CMT增材制造，打印出产品的抗拉强度为650～750MPa，-60℃的冲击韧性大于150J。

优选的，采用埋弧增材制造，打印出的产品的抗拉强度为650～750MPa，-60℃的冲击韧性大于150J。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：