专利名称：：一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于紫铜厚大件焊接的焊丝及其制备方法。
背景技术：
：铜及铜合金广泛地应用在电力、石油、化工、机械、国防等部门，它的用途仅次于钢铁和铝。由于紫铜导热系数很高，为391W/mK，是铝的1.5倍，焊接过程中热量迅速从焊接区散出。采用普通焊接方法及焊接材料对紫铜厚板(厚度大于IOmm)进行焊接时，不但熔池形成困难，而且在焊缝冷却结晶过程中易出现热裂纹。焊接热裂纹的成因主要是弧焊时母材的氧化和空气中的氧气被电弧电离，氧元素不可避免地进入到焊接熔池中，在凝固过程中，在晶界处会形成由Cu2O与Cu组成的液态薄膜，当凝固进行到脆性温度区间时，液态薄膜在收缩应力的作用下被撕裂，最终形成热裂纹。收缩应力与液态薄膜是形成紫铜焊接热裂纹的两个主要因素。目前，针对紫铜焊接的铜焊材有以下几种1、铜磷系钎焊焊丝钎焊时，主要采用的焊材是铜磷银钎料及铜锰硅钎料，铜磷银钎料由于含磷，钎焊接头硬度高，冲击韧性较差。铜锰硅钎料主要应用于紫铜结构件的补焊工作，且需要与钎剂配合使用。2、HS201铜合金焊丝针对紫铜熔化焊接应用最广泛的一种焊材，普遍应用于气焊、焊条电弧焊、TIG焊及MIG焊中，其中气焊时，一般采用HS201与CJ301钎剂配合使用。HS201中含有0.3%Mn和0.3%Si，目的是抑制铜的氧化。但是从实际焊接效果来看，控制热裂纹的效果并不理想。因此工程实际通过预热减少收缩应力来控制热裂纹，一方面预热虽然一定程度上减少了收缩应力，但是另一方面，预热增大的母材的氧化，从而提高了焊缝的热裂倾向。HS201中现有的锰硅元素无法完全抑制焊缝的氧化，因此，采用HS201进行焊接时，热裂纹无法避免。3、铜钛复合焊丝专利申请号为200510010163.9的名称为《一种用于不需预热焊接紫铜厚板的复合焊丝及其焊接方法》的专利，介绍了可以用于紫铜氮气保护TIG焊的焊接。这种焊丝以HS201焊丝为芯，Ti6A14V合金为皮复合制成进行焊接。添加Ti6A14V合金皮的目的是增大焊材对熔池金属脱氮能力，从而消除焊接气孔，但是仍存在如下问题由于Ti6A14V熔点高，在熔池中熔化慢，使得熔池流动性差，焊后焊缝金属成分不均勻，夹杂多，硬度高，脆性大，冲击韧性差。此外，HS201本身还有Sn、Si元素，在熔池中与Ti和Cu元素结合生成CuTiSn三元金属间化合物及TiSi二元金属间化合物，硬化了焊缝金属，提高脆性，降低韧性。4、铜钛合金焊丝应用于紫铜的N2保护TIG焊。在焊材中添加Ti主要是为了抑制焊缝中的氮气孔，钛以TiN的形式存在焊缝中。使用这种方法，虽然抑制了氮气孔的出现，但是TiN的存在改变了焊缝金属的微观组织，对焊缝金属的性能产生一定不良影响。5、铜镍合金焊丝用于厚壁紫铜管单面焊双面成型的铜镍合金焊丝可以实现紫铜结构件的焊接。焊接厚度最大可以达到30mm。焊丝中Ni、Mn、Si的添加提高液态金属的表面张力，改善熔池流动性，焊缝成型好，无热裂纹，强度高，塑性好。但是另一方面，由于焊材中镍含量达到27%，焊后铜镍合金焊缝金属的导电率与HS201焊缝金属的导电率相比下降了10倍，且原料成本提高3倍以上，从而大大限制了这种焊材的使用范围。
发明内容本发明的目的是为了解决现有技术中对大尺寸紫铜构件在进行熔化焊焊接时，焊接热裂纹严重的问题，本发明提供了一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝及其制备方法。本发明一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝按重量百分比由1%4%的Ti、1%4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu制成，其中Ni的质量不超过Ti的质量。本发明中稀土元素为La、Ce或Y中的一种或者其中几种的组合，当为几种的组合时，按任意比混合。本发明一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝的制备方法如下一、按重量百分比称取1%4%的Ti、1%4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu，其中控制Ni的质量不超过Ti的质量；二、将步骤一称取的Ti和M放入真空中频感应加热炉内熔炼，熔炼温度为160(Tl70(TC，保温30min，然后浇注，随炉冷却后去表皮，缩孔，得TiNi中间合金；三、将步骤一称取的Mn和Cu放入真空中频感应加热炉内熔炼，熔炼温度为13001400°C，保温l(Tl5min，随炉冷却得CuMn合金；四、将步骤二和步骤三得到的TiNi合金、CuMn合金和步骤一称取的Cu放入中频感应加热炉中，并用木炭覆盖，然后以1530L/min的速率向中频感应加热炉中通入氩气，再以2540°C/s的速率将中频感应加热炉加热至120(Tl50(rC得熔融CuTiNiMn合金，然后向熔融CuTiNiMn合金中加入步骤一称取的稀土元素，搅拌，在120(T150(TC条件下保温5lOmin，随炉冷却得合金焊丝；五、将真空中频感应加热炉和石墨坩埚清理干净，然后在石墨坩埚内壁上刷涂涂覆剂，再将石墨坩埚置于180240°C条件下干燥1530min；六、将步骤四得到的合金焊丝在经步骤五处理后的真空中频感应炉内熔炼，在合金焊丝表面放置CJ301焊粉，然后在真空度为广50Pa，温度为120(Γ500的条件下，精炼1530min后浇注得粗铸锭，再将粗铸锭加热至52(T560°C，保温812h，均勻化后空冷得铸锭；七、将步骤六得到的铸锭加热至75(T850°C，然后热挤压至Φ8.Omm线坯，然后退火；八、在室温下，将步骤七得到的线坯冷拉至Φ2.Omm的焊丝，然后依次进行酸洗和水洗，得用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝。本发明针对大尺寸紫铜构件在熔化焊时，焊接热裂纹严重的问题，采用添加合金元素Ti、Ni、Mn以及稀土元素的方式制备铜合金焊材，达到有效控制焊接热裂纹的目的，并提高焊接接头的力学性能，改善焊接质量。本发明用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝是在铜钛复合焊丝基础上发展起来的，合金元素的添加，有效避免了采用复合焊丝时出现的缺陷及不足。Ti是主要添加的合金元素，作用有两个(1)作为脱氧剂，抑制Cu2O的出现，从而控制焊接热裂纹。在液态熔池中，根据热力学计算结果，反应式[Ti]L+[Cu2Ol^[TiO2I5+[Cu]L,始终向正反应方向进行。生成物TiO2具有熔点高、密度小、在液态熔池中粘度小的特点，上浮在焊缝表面形成焊渣，最终排出焊缝，使得TiO2对焊缝性能不造成负面影响。(2)固溶强化焊缝金属。除了与O结合的钛以外，其余的Ti均固溶在α-Cu基体当中，引起铜晶粒晶格畸变，起到固溶强化的作用。使得基体强度由220MPa增加到325MPa。添加Ni的作用是促使Ti向镍中固溶，抑制脆性相TiCu4的出现，从而改善焊缝金属的韧性和塑性。添加Ti元素后，由于在焊接条件下的不平衡结晶过程，容易在焊缝中析出CuTi4组织，这种组织是脆性相，会影响焊缝的硬度和韧性。在焊材中添加4%以下Ni，促使Ti元素向含Ni的α-Cu中固溶，形成含Ti、Ni的铜基固溶体，这样既可以有效抑制TiCu4析出，又可以降低α-Cu基体的硬度，从而改善焊缝的力学性能。此外，由于Ni含量添加很少(在29Γ4%(质量)以下)，对焊缝金属的导电性和导热性影响不大。添加稀土元素的作用是改善熔池金属的流动性，这主要是因为添加Ti后熔池金属流动性变差。通过添加稀土元素，流动性明显改善，防止气孔未熔合等缺陷的出现，提高焊丝的实用性。添加Mn的主要作用有(1)作为辅助脱氧剂；(2)提高焊丝流动性。综上所述，本发明与目前现有技术相比有如下优点(1)可以有效抑制焊接热裂纹的出现；脱氧产物TiO2以焊渣的形成脱出焊缝，不会造成氧化物夹杂，保证焊缝质量；(2)可以实现进行大尺寸紫铜构件焊接，无需预热，减小劳动强度，提高工作效率，改善工作环境；(3)焊缝组织均勻，Ti固溶强化焊缝金属，且无脆性相析出，焊缝金属韧性好；(4)采用本焊丝焊接大尺寸紫铜构件能达到的标准为接头拉伸强度系数90%接头延伸率》15%焊缝金属拉伸强度系数120-130%焊缝金属冲击韧性彡160J/cm2接头正弯》170°接头背弯》165°(5)焊缝成型好，焊接时无飞溅，无气孔、夹杂等缺陷；(6)采用N2保护TIG或MIG焊时，可以有效抑制氮气孔的生成，且生成TiN主要以焊渣的形成排出焊缝，保证焊接质量的同时，降低焊接成本，应用前景广阔；(7)焊丝的生产成本低，制作方法简单。本发明的制备方法分别熔炼制得TiNi中间合金和CuMn合金，然后再进混合熔炼得CuTiNiMn合金，这样避免了由于熔点的差异导致熔点高的金属熔炼不充分，而低熔点的金属又熔炼温度过高，分别熔炼得到的合金的熔点降低，可避免以上缺陷。而且采用这种方式进行熔炼可以使合金焊丝的成分更加均勻。本发明制备方法工艺简单，操作简便。采用本发明的焊丝对紫铜厚大件进行不预热对接He保护TIG焊试验，得到的焊接接头在室温下进行刚性拘束焊接热裂纹试验后没有出现表面裂纹和断面裂纹；焊缝金属的屈服强度为120140MPa，抗拉强度为305320MPa；焊接接头的冲击韧性最高可以达到172J/cm2，达到母材铜的冲击韧性(180J/cm2)的90%以上；采用HXD-1000TM型数字显微硬度仪，载荷为200N，加载时间为IOs的条件下，焊接接头的显微硬度达9CT95HV。本发明的焊丝达到有效控制焊接热裂纹的目的，并提高了焊接接头的力学性能，改善焊接质量。图1是采用具体实施方式二十二得到的ERCuTi焊丝和HS201(ERCuTi)焊材得到的焊接接头的显微硬度曲线图，一■一为采用ERCuTi焊丝的焊接接头的显微硬度曲线，-一为采用HS201(ERCuTi)焊材的焊接接头的显微硬度曲线。具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一本实施方式用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝按重量百分比由1%4%的Ti、1%4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu制成，其中Ni的质量不超过Ti的质量。本实施方式镍含量为1%4%(质量)，实现了促使Ti向镍中固溶，抑制脆性相TiCu4的出现，从而改善焊缝金属的韧性和塑性的目的，同时保持了焊缝金属的导电率不变。本实施方式的用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝可以实现进行大尺寸紫铜构件焊接，无需预热，减小劳动强度，提高工作效率，改善工作环境。采用本实施方式的焊丝焊接大尺寸紫铜构件得到的焊缝组织均勻，Ti固溶强化焊缝金属，且无脆性相析出，焊缝金属韧性好。具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一不同的是Ti为海绵钛，质量纯度为99.99%；Ni的质量纯度为99.999%；Mn的质量纯度为99.99%；Cu为T3紫铜，质量纯度大于99.9%。其它参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或二不同的是稀土元素为La、Ce或Y中的一种或者其中几种的组合。其它参数与具体实施方式一或二相同。本实施方式中当稀土元素为La、Ce或Y中的几种的组合时，可以任意比进行混合。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一、二或者三不同的是用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝按重量百分比由2%的Ti、2%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu制成。其它参数与具体实施方式一、二或者三相同。采用本实施方式的用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝进行不预热对接He保护TIG焊试验，得到的焊缝进行刚性拘束焊接热裂纹试验后焊缝没有表面裂纹和断面裂纹的出现；采用CSS-44100型万能材料试验机测试得焊缝拉伸强度达320MPa，屈服强度达140MPa；采用HXD-1000TM型数字显微硬度仪，载荷为200N，加载时间为IOs的条件下，焊缝的显微硬度达95HV；焊接接头的冲击韧性达172J/cm2，达到母材铜的冲击韧性(180J/cm2)的90%以上；接头的正弯曲角度达172°，背弯曲角度达165°。具体实施方式五本实施方式如具体实施方式一所述的用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝的制备方法如下一、按重量百分比称取1%4%的Ti、l%4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu，其中控制Ni的质量不超过Ti的质量；二、将步骤一称取的Ti和Ni放入真空中频感应加热炉内熔炼，熔炼温度为160(Tl70(TC，保温30min，然后浇注，随炉冷却后去表皮，缩孔，得TiM中间合金；三、将步骤一称取的Mn和Cu放入真空中频感应加热炉内熔炼，熔炼温度为13001400°C，保温l(Tl5min，随炉冷却得CuMn合金；四、将步骤二和步骤三得到的TiNi合金、CuMn合金和步骤一称取的Cu放入中频感应加热炉中，并用木炭覆盖，然后以1530L/min的速率向中频感应加热炉中通入氩气，再以2540°C/s的速率将中频感应加热炉加热至120(Tl50(TC得熔融CuTiNiMn合金，然后向熔融CuTiNiMn合金中加入步骤一称取的稀土元素，搅拌，在120(T150(TC条件下保温5lOmin，随炉冷却得合金焊丝；五、将真空中频感应加热炉和石墨坩埚清理干净，然后在石墨坩埚内壁上刷涂涂覆剂，再将石墨坩埚置于180240°C条件下干燥1530min；六、将步骤四得到的合金焊丝在经步骤五处理后的真空中频感应炉内熔炼，在合金焊丝表面放置CJ301焊粉，然后在真空度为广50Pa，温度为120(Γ1500的条件下，精炼1530min后浇注得粗铸锭，再将粗铸锭加热至52(T560°C，保温812h，均勻化后空冷得铸锭；七、将步骤六得到的铸锭加热至75(T850°C，然后热挤压至Φ8.Omm线坯，然后退火；八、在室温下，将步骤七得到的线坯冷拉至φ2.Omm的焊丝，然后依次进行酸洗和水洗，得用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝。本发明的制备方法工艺简单，生产成本低，制作方法简单。采用本实施方式得到的焊丝对紫铜厚大件进行不预热对接He保护TIG焊试验，得到的焊接接头在室温下进行刚性拘束焊接热裂纹试验后没有出现表面裂纹和断面裂纹；焊缝金属的屈服强度为120140MPa，抗拉强度为305320MPa；焊接接头的冲击韧性最高可以达到172J/cm2，达到母材铜的冲击韧性(180J/cm2)的90%以上；采用HXD-1000TM型数字显微硬度仪，载荷为200N，加载时间为IOs的条件下，焊接接头的显微硬度达9CT95HV。本发明的焊丝达到有效控制焊接热裂纹的目的，并提高了焊接接头的力学性能，改善焊接质量。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤一中Ti为海绵钛，质量纯度为99.99%；Ni的质量纯度为99.999%；Mn的质量纯度为99.99%；Cu为T3紫铜，质量纯度大于99.9%。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式五或六不同的是步骤一中稀土元素为La、Ce或Y中的一种或者其中几种的组合。其它参数与具体实施方式五或六相同。本实施方式中当稀土元素为La、Ce或Y中的几种的组合时，可以任意比进行混合。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式五或六不同的是步骤一中稀土元素为La和Ce的组合。其它步骤及参数与与具体实施方式五或六相同。本实施方式中La和Ce以任意比混合。具体实施方式九本实施方式与具体实施方式五、六或七不同的是步骤一中控制Ti和M的质量相同。其它步骤及参数与与具体实施方式五、六或七相同。本实施方式控制镍的用量，可以防止由于镍用量过多，导致焊缝金属导电率下降的不良后果。本实施方式控制控制镍的用量与钛的用量一样，在保证抑制脆性相TiCu4的出现，改善焊缝金属的韧性和塑性的同时，保持了焊缝金属的导电率不降低。具体实施方式十本实施方式与具体实施方式五至九之一不同的是步骤一中按重量百分比称取2%的Ti、2%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu。其它步骤及参数与具体实施方式五至九之一相同。具体实施方式十一本实施方式与具体实施方式五至十之一不同的是步骤二中熔炼温度为1650°C。其它步骤及参数与具体实施方式五至十之一相同。具体实施方式十二本实施方式与具体实施方式五至十一之一不同的是步骤三中熔炼温度为1350°C，保温15min。其它步骤及参数与具体实施方式五至十一之一相同。具体实施方式十三本实施方式与具体实施方式五至十二之一不同的是步骤四中以20L/min的速率向中频感应加热炉中通入氩气，再以30°C/s的速率将中频感应加热炉加热至1300°C得熔融CuTiNiMn合金。其它步骤及参数与具体实施方式五至十二之一相同。具体实施方式十四本实施方式与具体实施方式五至十三之一不同的是步骤五中将真空中频感应加热炉和石墨坩埚清理干净的具体操作为用吸尘器抽吸真空中频感应加热炉炉腔内灰尘及有害物质，使其洁净；用金属铲和刷子清除石墨坩埚内残留物及有害物质，用去离子水刷洗石墨坩埚内腔，使腔内洁净，并晾干。其它步骤及参数与具体实施方式五至十三之一相同。具体实施方式十五本实施方式与具体实施方式五至十四之一不同的是步骤五中涂覆剂由滑石粉、水玻璃、硼酸和去离子水混合搅拌均勻既得，其中滑石粉质量与硼酸体积的比例为2.8^3.2g:lmL，水玻璃与硼酸的体积比为1.8^2.4:1，去离子水与硼酸的体积比为20(Γ240:1。其它步骤及参数与具体实施方式五至十四之一相同。具体实施方式十六本实施方式与具体实施方式五至十五之一不同的是步骤五中将石墨坩埚置于20(TC条件下干燥25min。其它步骤及参数与具体实施方式五至十五之一相同。具体实施方式十七本实施方式与具体实施方式五至十六之一不同的是步骤六中在真空度为l(T30Pa，温度为130(Γ1400的条件下，精炼2(T30min后浇注得粗铸锭。其它步骤及参数与具体实施方式五至十六之一相同。具体实施方式十八本实施方式与具体实施方式五至十六之一不同的是步骤六中在真空度为20Pa，温度为1350°C的条件下，精炼25min后浇注得粗铸锭。其它步骤及参数与具体实施方式五至十六之一相同。具体实施方式十九本实施方式与具体实施方式五至十八之一不同的是步骤六中将粗铸锭加热至550°C，保温10h，均勻化后空冷得铸锭。其它步骤及参数与具体实施方式五至十八之一相同。具体实施方式二十本实施方式与具体实施方式五至十九之一不同的是步骤七中将步骤六得到的铸锭加热至800°C。其它步骤及参数与具体实施方式五至十九之一相同。具体实施方式二十一本实施方式与具体实施方式五至二十之一不同的是步骤八中酸洗的酸洗液成分按体积百分比由硫酸10%、磷酸10%、盐酸10%和余量的水组成。其它步骤及参数与具体实施方式五至二十之一相同。具体实施方式二十二本实施方式用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝的制备方法如下一、按重量百分比称取2%的Ti、2%的Ni、0.2%的稀土元素Ce和La(Ce和La的质量比为11)、0.2%的Mn和95.6%的Cu；二、将步骤一称取的Ti和Ni放入真空中频感应加热炉内熔炼，熔炼温度为160(Tl70(rC，保温30min，然后浇注，随炉冷却后去表皮，缩孔，得TiNi中间合金；三、将步骤一称取的Mn和Cu放入真空中频感应加热炉内熔炼，熔炼温度为13001400°C，保温15min，随炉冷却得CuMn合金；四、将步骤二和步骤三得到的TiNi合金、CuMn合金和步骤一称取的Cu放入中频感应加热炉中，并用木炭覆盖，然后以1530L/min的速率向中频感应加热炉中通入氩气，再以30°C/s的速率将中频感应加热炉加热至130(Tl400°C得熔融CuTiNiMn合金，然后向熔融CuTiNiMn合金中加入步骤一称取的稀土元素Ce和La，搅拌，在130(Γ1400条件下保温lOmin，随炉冷却得合金焊丝；五、将真空中频感应加热炉和石墨坩埚清理干净，然后在石墨坩埚内壁上刷涂涂覆剂，再将石墨坩埚置于200°C条件下干燥30min；六、将步骤四得到的合金焊丝在经步骤五处理后的真空中频感应炉内熔炼，在合金焊丝表面放置CJ301焊粉，然后在真空度为30Pa，温度为130(Γ400的条件下，精炼30min后浇注得粗铸锭，再将粗铸锭加热至550°C，保温10h，均勻化后空冷得铸锭；七、将步骤六得到的铸锭加热至800°C，然后热挤压至Φ8.Omm线坯，然后退火；八、在室温下，将步骤七得到的线坯冷拉至Φ2.Omm的焊丝，然后依次进行酸洗和水洗，得用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝。本实施方式步骤一中Ti为海绵钛，质量纯度为99.99%；附的质量纯度为99.999%；Mn的质量纯度为99.99%；Cu为T3紫铜，质量纯度大于99.9%。步骤五中将真空中频感应加热炉和石墨坩埚清理干净的具体操作为用吸尘器抽吸真空中频感应加热炉炉腔内灰尘及有害物质，使其洁净；用金属铲和刷子清除石墨坩埚内残留物及有害物质，用去离子水刷洗石墨坩埚内腔，使腔内洁净，并晾干。步骤五中涂覆剂由滑石粉、水玻璃、硼酸和去离子水混合搅拌均勻既得，其中滑石粉质量与硼酸体积的比例为3g:lmL，水玻璃与硼酸的体积比为2:1，去离子水与硼酸的体积比为220:1。本实施方式的用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝为合金焊丝，简记为ERCuTi。将本实施方式得到的用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝ERCuTi对尺寸为250X100XIOmm的紫铜板进行不预热对接保护TIG焊试验，得焊接接头A。作为对比，进行如下对比试验采用现有的成熟的HS201焊丝(记为ERCu)对尺寸为250X100XIOmm的紫铜板进行不预热对接保护TIG焊试验，得焊接接头B。本实施方式对焊接接头A和B分别进行如下测试在室温下进行刚性拘束焊接热裂纹试验进行表面裂纹率和断面裂纹率的测试，采用CSS-44100型万能材料试验机进行拉伸强度和屈服强度的测定，采用冲击韧性试验机进行冲击韧性测试，以及弯曲性能测试，测试结果如表1所示。表1是具体实施方式二十二得到的用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝(ERCuTi)和HS201(ERCu)焊材对紫铜板进行不预热对接保护TIG焊得到的焊接接头的性能。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表ι可见，在室温下进行刚性拘束焊接热裂纹试验后没有出现表面裂纹和断面裂纹，无热裂倾向性；接头焊缝金属的拉伸强度和屈服强度均比现有焊材焊接得到的焊缝金属的高，拉伸强度提高了2.5倍，屈服强度提高了0.75倍；焊接接头的冲击韧性最高可以达到172J/cm2，达到母材铜的冲击韧性(180J/cm2)的90%以上。本实施方式采用HXD-1000TM型数字显微硬度仪，在载荷为200N，加载时间为IOs的条件下，测试了焊接接头的显微硬度，测试曲线图如图1所示，图中一■一为采用本实施方式的ERCuTi焊材得到的焊接接头的显微硬度曲线，一一为采用HS201(ERCuTi)焊材得到的焊接接头的显微硬度曲线。由图可知，本实施方式的ERCuTi焊材焊接得到的焊接接头焊缝金属的显微硬度达9CT95HV，采用HS201(ERCuTi)焊材得到的焊接接头的显微硬度为6570HV。明显优于现有焊材的焊接性能。综上，本实施方式得到的焊丝(ERCuTi)达到有效控制焊接热裂纹的目的，并提高了焊接接头的力学性能，改善焊接质量。权利要求一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝，其特征在于用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝按重量百分比由1%～4%的Ti、1%～4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu制成，其中Ni的质量不超过Ti的质量。2.根据权利要求1所述的一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝，其特征在于Ti为海绵钛，质量纯度为99.99%；Ni的质量纯度为99.999%；Mn的质量纯度为99.99%；Cu为T3紫铜，质量纯度大于99.9%。3.根据权利要求1或2所述的一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝，其特征在于稀土元素为La、Ce或Y中的一种或者其中几种的组合。4.根据权利要求3所述的一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝，其特征在于用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝按重量百分比由2%的Ti、2%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu制成。5.如权利要求1所述的一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝的制备方法，其特征在于用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝的制备方法如下一、按重量百分比称取1%4%的Ti、l%4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu，其中控制Ni的质量不超过Ti的质量；二、将步骤一称取的Ti和M放入真空中频感应加热炉内熔炼，熔炼温度为1600^1700°C，保温30min，然后浇注，随炉冷却后去表皮，缩孔，得TiNi中间合金；三、将步骤一称取的Mn和Cu放入真空中频感应加热炉内熔炼，熔炼温度为13001400°C，保温l(Tl5min，随炉冷却得CuMn合金；四、将步骤二和步骤三得到的TiNi合金、CuMn合金和步骤一称取的Cu放入中频感应加热炉中，并用木炭覆盖，然后以1530L/min的速率向中频感应加热炉中通入氩气，再以2540°C/s的速率将中频感应加热炉加热至120(Tl50(rC得熔融CuTiNiMn合金，然后向熔融CuTiNiMn合金中加入步骤一称取的稀土元素，搅拌，在120(T150(TC条件下保温5lOmin，随炉冷却得合金焊丝；五、将真空中频感应加热炉和石墨坩埚清理干净，然后在石墨坩埚内壁上刷涂涂覆剂，再将石墨坩埚置于180240°C条件下干燥1530min；六、将步骤四得到的合金焊丝在经步骤五处理后的真空中频感应炉内熔炼，在合金焊丝表面放置CJ301焊粉，然后在真空度为广50Pa，温度为120(Tl50(rC的条件下，精炼1530min后浇注得粗铸锭，再将粗铸锭加热至52(T560°C，保温812h，均勻化后空冷得铸锭；七、将步骤六得到的铸锭加热至75(T850°C，然后热挤压至08.0mm线坯，然后退火；八、在室温下，将步骤七得到的线坯冷拉至02.0mm的焊丝，然后依次进行酸洗和水洗，得用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝。6.根据权利要求5所述的一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝的制备方法，其特征在于步骤一中Ti为海绵钛，质量纯度为99.99%；Ni的质量纯度为99.999%；Mn的质量纯度为99.99%；Cu为T3紫铜，质量纯度大于99.9%。7.根据权利要求5或6所述的一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝的制备方法，其特征在于步骤一中稀土元素为La、Ce或Y中的一种或者其中几种的组合。8.根据权利要求7所述的一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝的制备方法，其特征在于步骤三中熔炼温度为1350°C，保温15min。9.根据权利要求5、6或8所述的一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝的制备方法，其特征在于步骤六中在真空度为l(T30Pa，温度为130(T140(TC的条件下，精炼2(T30min后浇注得粗铸锭。10.根据权利要求9所述的一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝的制备方法，其特征在于步骤六中将粗铸锭加热至550°C，保温10h，均勻化后空冷得铸锭。全文摘要一种用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝及其制备方法，它涉及用于紫铜厚大件焊接的焊丝及其制备方法。解决现有技术中对大尺寸紫铜构件在进行熔化焊焊接时，焊接热裂纹严重的问题。焊丝按重量百分比由1%～4%的Ti、1%～4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu制成。焊丝制备方法为首先称取原料；然后分别熔炼TiNi合金和CuMn合金；再将TiNi合金和CuMn合金熔融，并加入稀土元素熔炼得合金焊丝；再精炼得铸锭；最后经热挤压和冷挤压后得焊丝。采用本发明焊丝经TIG焊得的接头没有表面裂纹和断面裂纹，冲击韧性为172J/cm2，显微硬度达90~95HV。焊缝金属抗拉强度达305～320MPa。文档编号B23K35/40GK101829860SQ201010150689公开日2010年9月15日申请日期2010年4月20日优先权日2010年4月20日发明者于汉臣,刘雪松,李一楠,李春峰,闫久春,马琳申请人:哈尔滨工业大学