【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铝合金焊丝和焊接，尤其涉及一种金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材及其激光焊接方法。
技术介绍
1、铝合金材料因其轻质、高强度和耐腐蚀性，广泛用于航空航天、汽车制造和电子封装等领域。然而，由于铝合金具有高导热性和高反射率，其焊接过程容易产生氧化、气孔、裂纹等缺陷。这些问题严重影响了焊缝质量和焊接件的使用寿命。因此，如何有效提升铝合金的焊接性能，特别是焊缝的致密性和强度，一直是焊接工艺研究中的重点和难点。
2、激光焊接因其具有高能量密度、焊接速度快、热影响区小等优点，成为铝合金焊接的理想选择。然而，由于铝合金的特殊性质(如高反射率和熔池的不稳定性)，传统的激光焊接常面临熔深不足、气孔和裂纹生成等问题，限制了其在复杂结构件中尤其是异形铝合金板焊接的用途。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材，不仅能有效填补焊缝，还能稳定熔池、减少气孔，提高焊接质量，同时合金中的si可以和金刚石发生反应原位生成sic增强界面结合。
2、本专利技术的目的之二在于提供所述金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材的制备方法。
3、本专利技术的目的之二在于提供所述金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材的激光焊接方法。
4、本专利技术提供一种金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材，药芯原料包括6061系铝合金粉末、金属粉末、金刚石、石墨粉末，其中，金刚石的质量分数为1～10wt％，优选为3～5wt％；金属粉末的质量分数为0.1～2wt％，优选为0.1
5、进一步的，所述6061铝合金粉末为球形粉末，粒度为1～20微米，优选为5～8微米。
6、进一步的，所述金属粉末为cr、v、ti、mo球形粉末中的一种或多种，粉末的粒度为1～20微米，优选为8～10微米。
7、进一步的，所述金刚石为单晶或聚晶微粉，粒度为0.5～10微米，优选为1～5微米。
8、所述石墨粉末为球形石墨或鳞片状石墨，粉末粒度为0.5～5微米，优选为0.5～1.2微米。
9、本专利技术提供一种所述金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材的制备方法，包括以下步骤：
10、s1.按照上述配方称取原料，球磨混合，再使用6061铝合金或纯铝材质的中空管作为药芯丝包套进行装粉，得到药芯丝；
11、s2.将步骤s1得到的药芯丝进行轧制、退火处理和拉拔，得到所述金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材。
12、进一步的，所述球磨混合为行星球磨，球磨转速为50～100rpm，球磨时间为5～20h，球料比为(10～20):1，球磨过程中使用氩气作为保护气氛，使用酒精作为球磨介质，球磨后将混合粉末进行真空干燥，70～120℃下干燥1～3小时，去除残余酒精。
13、进一步的，步骤s1中，粉末填充到管周长为5～20mm，厚度为0.2～1.2mm的纯铝管或6061铝合金管，粉末填充度为20％～40％。
14、优选的，粉末填充到管周长为10～15mm，厚度为0.5～1mm的纯铝管或6061铝合金管，粉末填充度为24％～36％。
15、进一步的，步骤s2中，对步骤s1得到的药芯丝进行若干次轧制，轧制道次为5～10次，单道次变形量为15％～20％，最终轧制变形量为80％～90％；再在氩气保护环境下，以300～450℃的温度进行退火处理0.5～2h，最终再进行若干次拉拔，拉拔过程中进行多次退火，退火温度范围为400～500℃，退火时间为1～3h，得到所述金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材。
16、进一步的，所述金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材的直径为0.5～2mm。
17、本专利技术还提供一种所述金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材的激光焊接方法，包括以下步骤：
18、s11.获取异形铝合金板材，并进行清洗；
19、s12.使用激光熔化焊接，采用所述金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材作为焊丝，对异形铝合金板材进行焊接。
20、进一步的，步骤s11中，使用丙酮清洁铝合金板表面，去除油污和氧化物。
21、进一步的，步骤s12中，所使用的激光焊接机为光纤激光器；所使用的激光功率为1kw～10kw，焊接速度为10～120mm/s，焊接焦点位置偏离表面0～1mm，焊丝的进给速度为5～100mm/s，焊丝入射角度为10～45°。
22、优选的，所使用的激光功率为3kw～6kw，焊接速度为80～120mm/s，焊接焦点位置偏离表面0.5mm，确保熔池深度和稳定性，焊丝的进给速度为60～100mm/s，焊丝入射角度为10～45°。
23、进一步的，激光焊接过程中使用浓度范围为99.5％～99.99％的高纯氩气或高纯氦气，气体流量为15～20l/min。
24、本专利技术的有益效果：
25、(1)本专利技术公开的铝合金药芯丝材中的6061铝合金中的si可以和金刚石在焊接过程中发生原位反应生成sic增强界面结合；金刚石本身具有高强高耐磨和高导热的特性，可以显著增强焊缝的强度和耐磨性能；金刚石的高导热性使得焊接过程中热量迅速传导，避免了高温区域的过度集中，减少了热应力引起的变形与开裂问题；紧密的界面结合有助于金刚石承载和导热性能的进一步适用，降低了热应力和变形风险，使得焊缝更均匀，减少焊接件的开裂和变形；与传统焊接材料相比，焊缝表现出更好的机械性能，延长了焊接件的使用寿命；
26、(2)本专利技术公开的焊接方法具有高能量密度和高速焊接能力，结合药芯丝中的金刚石颗粒高导热性以及微量碳化物形成元素可以保证在焊接过程中，可以在短时间内完成焊接,在焊接过程中会生成碳化物颗粒，这些颗粒可以改变熔池的流动性，帮助稳定熔池，减少焊接过程中气孔和裂纹的形成；钛(ti)和铬(cr)生成的碳化物层还能提高焊接熔池的润湿性，保证熔池的均匀性和致密性。同时这些碳化物元素可以提高材料抗腐蚀能力；另外，相较于传统的电弧焊(如tig和mig)，激光焊接的热影响区(haz)更小，有助于减少材料损伤并提升焊接效率激光焊接适合于复杂几何形状的异形铝合金板和薄壁结构；
27、(3)本专利技术方法焊接的焊缝硬度≥120hv，焊缝强度≥310mpa，热导率≥150w/m·k，磨损率≤6×10-6mm3/n·m。
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1.一种金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材，其特征在于，所述药芯原料包括6061系铝合金粉末、金属粉末、金刚石、石墨粉末，其中，金刚石的质量分数为1～10wt％；金属粉末的质量分数为0.1～2wt％；石墨粉末的质量分数为0.1～1wt％，余量为6061系铝合金粉末。
2.根据权利要求1所述的金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材，其特征在于，所述6061铝合金粉末为球形粉末，粒度为1～20微米。
3.根据权利要求1所述的金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材，其特征在于，所述金属粉末为Cr、V、Ti、Mo球形粉末中的一种或多种，粉末的粒度为1～20微米。
4.根据权利要求1所述的金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材，其特征在于，所述金刚石为单晶或聚晶微粉，粒度为0.5～10微米。
5.根据权利要求1所述的金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材，其特征在于，所述石墨粉末为球形石墨或鳞片状石墨，粉末粒度为0.5～5微米。
6.一种权利要求1～5任一项所述金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的金刚石颗粒增
8.根据权利要求6所述的金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材的制备方法，其特征在于，步骤S1中，粉末填充到管周长为5～20mm，厚度为0.2～1.2mm的纯铝管或6061铝合金管，粉末填充度为20％～40％；
9.一种权利要求1～5任一项所述的金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材或权利要求6～8任一项所述的制备方法制备的金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材的激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材的激光焊接方法，其特征在于，步骤S11中，使用丙酮清洁铝合金板表面，去除油污和氧化物；
...【技术特征摘要】
1.一种金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材，其特征在于，所述药芯原料包括6061系铝合金粉末、金属粉末、金刚石、石墨粉末，其中，金刚石的质量分数为1～10wt％；金属粉末的质量分数为0.1～2wt％；石墨粉末的质量分数为0.1～1wt％，余量为6061系铝合金粉末。
2.根据权利要求1所述的金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材，其特征在于，所述6061铝合金粉末为球形粉末，粒度为1～20微米。
3.根据权利要求1所述的金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材，其特征在于，所述金属粉末为cr、v、ti、mo球形粉末中的一种或多种，粉末的粒度为1～20微米。
4.根据权利要求1所述的金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材，其特征在于，所述金刚石为单晶或聚晶微粉，粒度为0.5～10微米。
5.根据权利要求1所述的金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材，其特征在于，所述石墨粉末为球形石墨或鳞片状石墨，粉末粒度为0.5～5微米。
6.一种权利要求1～5任一项所述金刚石颗粒增强铝合金药芯丝材的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏骏，陈伟，陈明，张晓岩，杨淼，李金亮，徐涛，王邹俊，尹菊芳，段敏波，雷前，阳菊平，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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