随着纳米技术和纳米材料的迅猛发展,学者们开始探讨纳米材料在焊接领域的研究和应用,到目前为止已有各种各样的纳米材料或纳米技术应用到焊接领域了。纳米技术与材料已经在焊接材料、焊接结构、焊接工艺、焊接保护等方面都开始了广泛的研究,然而纳米焊接材料现在都停留在特种焊接材料上,同时焊接材料的研究倾向性也使得普通焊材的发展受到一定的影响。而纳米材料或超细粉末对普通焊条的性能影响研究很少,目前尚无系统的理论。基于此,本文以武汉铁锚焊接材料股份有限公司成熟的E5003焊条配方为基础,改变其中金红石的粒径,研究金红石粒径对该焊条性能变化的规律和出现的问题。同时也研究纳米TiO2添加量对焊条性能的影响规律和出现的问题。研究这类材料的尺度对焊条的性能的影响,以丰富焊接材料研究的理论和研制的途径。在研究试验中,用行星式球磨机加工不同粒径的金红石,此类方法加工的粉是超细粉,纳米Ti02购买获得。试验设计中用不同球磨时间的金红石分别100%取代原配方中金红石,压制合格新焊条,进行试验。同时添加不同比例的Ti02取代金红石,压制合格新焊条,进行试验。利用扫描电镜计算不同球磨时间粉末的平均粒径,利用XRD衍射分析计算纳米TiO2的平均粒径。使用GX-高温物性仪测定焊条药皮的熔点,研究该类焊条药皮熔化特性。用汉偌威电弧质量分析仪分析焊条的电弧特性。按国家标准和自制试验平台评定焊条的性能,包括焊条的再引弧性,断弧长度,脱渣率,成型质量与飞溅,并测定焊条的熔化系数,熔敷效率。利用甘油法测定焊条的熔敷金属的扩散氢量。利用金相显微镜和扫描电镜观察焊缝组织和冲击式样断口形貌,利用这些微观结果分析其力学性能变化的本质问题。做熔敷金属冲击试验,拉伸试验,熔敷金属化学成分分析,全面研究焊条性能变化规律。研究表明,加入超细粉金红石,焊条外观质量较好,药皮结构变得更加致密,烘干过程可能会出现药皮破裂,外观颜色更和球磨后金红石颜色接近,焊条工艺性能、力学性能有明显变化。加入纳米TiO2,随纳米TiO2百分比的增加,焊条压制出现先好再困难的现象,药皮随纳米TiO2加入量增加,药皮变得更加致密和药皮颜色变白,药皮表面可能会出现褶皱,焊条工艺性能、力学性能有明显变化。焊条研究结果表明,以细化的金红石加入焊条药皮中可以改善焊条的力学性能,提高熔敷金属的冲击韧性,并随着金红石粒径的减小,这一提高趋势越明显,当尺寸达到一定范围时,金红石粒径的减小反而使得力学性能下降。该类焊条的工艺性能也出现规律性变化。研究还表明球磨24h的金红石添加到药皮中使得焊条性能最好。纳米Ti02可以改善焊条的力学性能,改变焊条的工艺性能,能提高熔敷金属的冲击韧性,研究表明添加50%的纳米Ti02性能最好。值得指出的是拉伸试验表明焊条的熔敷金属强度略有下降,但均在国标以内。