CN103273214B - 一种高强铝锌镁钪合金用焊丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强铝锌镁钪合金用焊丝，包含如下质量百分比含量的组份：Zn1.0-5.0%；Mg1.0～6.0%；Sc0.05～0.25%；Zr0.05-0.25%；Mn0.1～0.4%；Cu0.5～1.0%；Ti0.05～0.25%；0.01～0.15%的稀土元素Y或稀土元素Ce；0.01-0.15%；Cr0.05～0.25%；余量为Al；本发明焊丝在Al-Zn-Mg基础上加入少量Cu可有效提高接头抗拉强度：加入相同含量的Sc、Zr可显著提高单一Sc对铝合金性能的增强效果，另外Y、Ce、Ti、Cr等微合金元素的加入可获得更加优异的组织性能和焊接工艺裕度，降低合金的焊接裂纹敏感性，提高接头的综合力学性能，且具有优良的耐应力腐蚀性能。

Description

一种高强铝锌镁钪合金用焊丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强铝锌镁钪合金用焊丝及其制备方法，用于高强铝锌镁钪（Al-Zn-Mg-Sc）系铝合金熔化焊接，属于材料科学与工程领域。

背景技术

高强铝锌镁钪合金比强度高、焊接性能优异，是继铝镁锂合金、铝镁钪合金之后又一种航天、航空大型结构件的储备材料。高强铝锌镁钪合金具有较高的屈服强度和拉伸强度，是飞机燃料箱和火箭贮箱优先考虑的材料。近年来随着航空航天工业的发展，高强可焊铝锌镁钪合金的应用提到日程。

铝锌镁钪合金在大型结构件上的应用离不开焊接技术，高强铝锌镁钪合金是在传统铝锌镁系合金（如7005、7A52）基础上添加铜及微量元素钪、锆和锰等，通过钪、锆和锰的多组元复合微合金化技术，改善铝锌镁系合金的性能，提高合金的抗拉强度。其最大抗拉强度可达550-570Mpa。高强铝锌镁钪合金可以采用ER5356、ER5556、5B06等铝镁焊丝和铝镁钪焊丝焊接，采用此类焊丝焊接虽可获得一定质量的接头，但在抗裂性、抗应力腐蚀性能特别是接头综合力学性能上均无法发挥出高强铝锌镁钪合金的强度优势。

由于高强铝锌镁钪合金的综合性能较高，其对焊接质量的要求也同步提高，尤其对接头力学性能有较高要求，现行的铝镁系焊丝不足以支撑高强铝锌镁钪合金的综合性能优势，无法为该合金提供良好的焊接匹配性，影响该合金的工程应用，因此对高性能配用焊丝的研制要求十分迫切。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种高强铝锌镁钪合金用焊丝，用于高强铝锌镁钪合金的焊接，大大提高了焊接质量，其焊缝可获得较高的接头综合力学性能，且具有优良的耐应力腐蚀性能。

本发明的另外一个目的在于提供一种高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种高强铝锌镁钪合金用焊丝，包含如下质量百分比含量的组份：

Zn1.0-5.0%；Mg1.0～6.0%；Sc0.05～0.25%；Zr0.05-0.25%；Mn0.1～0.4%；Cu0.5～1.0%；Ti0.05～0.25%；余量为Al。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝中，还包含质量百分比含量为0.01～0.15%的稀土元素Y或稀土元素Ce，包含质量百分比含量为0.05～0.25%的金属Cr。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝中，金属Al含量≥99.9%，且Al、Mg以纯金属形式加入，金属Zn、Sc、Zr、Mn、Cu、Ti、Y或Ce、Cr均以铝基中间合金形式加入。

一种高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法，包括如下步骤：

（1）、合金冶炼，具体过程为：在熔炼炉中依次加入金属Al，以及金属Zn、Sc、Zr、Mn、Cu、Ti、Y或Ce、Cr的铝基中间合金，待熔炼炉中的金属全部熔化后加入金属Mg，熔炼温度为760-790℃，熔炼时间为10-20min；之后加入精炼剂，搅拌2-3分钟后，去除熔体表面浮渣，完成精炼；

（2）、测量含氢量，具体过程为：从精炼后的熔炼炉中舀取熔融金属，测量金属熔体的含氢量，若金属熔体的含氢量小于0.18ppm，进入步骤（3）；

（3）、对熔融金属进行铸锭；

（4）、将合金铸锭退火后挤压成盘条，再通过多道次拉拔，加工成连续盘状焊丝。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法中，步骤（1）中加入的精炼剂为六氯乙烷C₂H₆；精炼次数为2～4次。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法中，步骤（1）中将金属Mg用铝箔包覆后采用石墨漏斗压入熔炼炉；将精炼剂用铝箔包覆后采用石墨漏斗压入熔炼炉。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法中，步骤（3）中进行铸锭时，先将熔融金属倒入中间包里，再由中间包引流进入铸锭结晶器里浇铸。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法中，步骤（2）中对熔融金属测量含氢量后，再精炼1次。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法中，步骤（4）中合金铸锭的退火温度为450℃～470℃。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法中，步骤（4）得到的盘状焊丝在使用前，采用焊丝穿过拔丝模刮削的方式对焊丝表面进行光亮化处理，刮削厚度为20-30μm；或者采用除油、碱洗、酸中和、水洗、烘干的方式清理焊丝表面。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

（1）本发明焊丝中添加铜元素能使其与锌、镁形成多元强化相，有效提高接头抗拉强度和综合力学性能，同时降低锌、镁的总含量，克服过高的锌镁含量会降低接头的抗裂纹敏感性和耐应力腐蚀性能的缺陷；锰（Mn）元素与铜（Cu）元素的作用相似，并能提高合金的焊接性能；

（2）本发明焊丝中添加微量Sc可以大大提高合金及其接头的综合性能，由于钪（Sc）是铝合金有效的晶粒细化变质剂、再结晶抑制剂和改善焊接性能的添加剂，能有效地提高合金的强度、耐热性、可焊性、抗应力腐蚀性能、疲劳寿命和断裂韧性，是发展新一代高强、耐热、可焊、耐蚀铝合金最有希望的微合金化元素；试验表明含Sc合金比不含Sc的合金结晶温度范围可减小20-30℃，添加0.10～0.20%的钪可使合金的脆性温度区间减少25～30℃；

（3）本发明在焊丝中同时加入钪（Sc）与锆（Zr），锆（Zr）能最大限度地溶于Al₃Sc相中，并形成Al₃(Sc_1-xZr_x)相，该相因其晶格类型、点阵参数与Al₃Sc相差甚小，因此不仅保持了Al₃Sc的全部有益作用，而且在高温加热下聚集倾向比Al₃Sc相小较多，因此，加入钪的同时加入锆，一方面可提高铝合金的有益性能，另一方面还可以减少因昂贵钪加入而造成的成本提升；

（4）本发明在焊丝中加入钛，钛同锆一样能溶解于Al₃Sc相内，置换出Sc原子，钛的加入，与锆一样会增强Sc的变质效应，并从其出现变质作用开始，减少Sc的临界浓度；此外在铝合金中Zr的存在可以充分中和Ti的不良作用，故在含Sc铝合金中可以加Ti，作为和Zr一起的综合变质剂，提高铝合金的有益性能；

（5）本发明在铝钪合金焊丝中加入锰，能显著提高接头强度性能和改善合金的抗腐蚀稳定性；

（6）本发明焊丝中加入Y、Ce、Cr等微合金元素，可获得更加优异的组织性能和焊接工艺裕度，降低合金的焊接裂纹敏感性，提高接头的综合力学性能，且具有优良的耐应力腐蚀性能；稀土元素钇（Y）和铈（Ce）除可与铝（Al）产生形核质点外，还可通过晶界成份和组织的改善减小接头凝固时形核的表面张力，促进接头组织的晶粒细化，提高焊接接头力学性能。

（7）本发明通过大量试验确定了高强铝锌镁钪合金用焊丝的最佳组份和含量，并对焊丝制备过程的工艺条件进行了优化，大大提高了焊接质量，并使其焊缝获得了更佳优异的接头综合力学性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

通常合金焊接接头的综合性能要低于母材。这是因为焊缝区是铸造组织，晶粒相对母材粗大，强度较低。而热影响区受焊接热循环影响发生再结晶和软化，力学性能也会有不同程度的下降。焊丝成分的设计是改变接头组织和性能的重要手段，通过添加和母材成分相匹配的元素，提高熔融金属的流动性、减少脆性温度区间、增强细晶强化和析出强化，提高接头强度。

本发明在10余种设计的焊丝中筛选出焊接接头综合力学性能最好，裂纹敏感性最低，焊接质量最优的成分配比焊丝。通过调整焊丝元素及其成分范围使得接头强度系数达到0.80-0.85，接头抗拉强度在450-480Mpa。本发明主要通过对高强铝锌镁钪合金配用焊丝的成分设计研究，提高高强铝锌镁钪合金结构件的综合力学性能和焊接质量。

由于高强铝锌镁钪合金属Al-Zn-Mg系合金，故焊丝主成分亦采用Al-Zn-Mg系，锌镁含量对接头抗拉强度的影响是最直接和有效的，其主合金成分锌（Zn）、镁（Mg）设计为1-6%左右（质量百分比），锌、镁总含量与接头强度成正比，随着锌镁总含量的增加，其抗拉强度随之增加，特别是锌含量越高增加越显著。但过高的锌镁含量会降低接头的抗裂纹敏感性和耐应力腐蚀性能。而铜元素的添加能使其与锌、镁形成多元强化相，提高接头的综合力学性能，同时降低锌、镁的总含量。锰（Mn）元素与铜（Cu）元素的作用相似，并能提高合金的焊接性能。

钪（Sc）是铝合金有效的晶粒细化变质剂、再结晶抑制剂和改善焊接性能的添加剂，能有效地提高合金的强度、耐热性、可焊性、抗应力腐蚀性能、疲劳寿命和断裂韧性，是发展新一代高强、耐热、可焊、耐蚀铝合金最有希望的微合金化元素。在铝合金中添加的微量Sc可以提高合金及其接头的综合性能。Sc作为铝合金强有力的晶粒细化剂和再结晶抑制剂，对合金的组织和性能亦产生明显的影响。其强化机理为：Al₃Sc为L1₂(Cu₃Au型)结构，与基体共格，面心立方晶格。Sc在Al中的极限溶解度(0.35%)虽然不低，但在一定的冷却速度下，除较少部分以初生Al₃Sc形式结晶析出外，其余大部分Sc形成过饱和固溶体，这种过饱和固溶体在随后的热加工过程中会分解形成弥散的且与基体共格的Al₃Sc质点，该质点通过对位错和亚晶界的钉扎作用，提高了强度，抑制了合金的再结晶。使合金在热加工、退火及热循环状态均能保持稳定的晶粒组织，从而保持优良的强韧性能。试验表明含Sc合金比不含Sc的合金结晶温度范围可减小20-30℃。添加0.10～0.20%的钪可使合金的脆性温度区间减少25～30℃。

大量试验表明，钪（Sc）应该与锆（Zr）同时加入到铝合金内。这是因为锆（Zr）能最大限度地溶于Al₃Sc相中，并形成Al₃(Sc_1-xZr_x)相，该相因其晶格类型、点阵参数与Al₃Sc相差甚小，因此不仅保持了Al₃Sc的全部有益作用，而且在高温加热下聚集倾向比Al₃Sc相小较多。Al₃(Zr、Sc)金属间化合物即使在450℃高温退火，仍无明显长大，且与基体保持共格关系，克服了一般时效硬化型高温铝合金在高温时，共格或半共格相向平衡相转变而失去共格。它的形成很大程度上保持了强化效应和抑制再结晶效应。因此，加入钪的同时加入锆，一方面可提高铝合金的有益性能，另一方面还可以减少因昂贵钪加入而造成的成本提升。加Zr的作用，在铝合金中钪含量较小时则更为显著，当Sc含量从0.4%减少到0.2%时，其强化作用明显减小，此时，加Zr不仅起稳定剂作用，而且还起到强化剂作用；依靠增加原始固溶体的过饱和度相应地增加其分解产物的弥散度，强化效应可提高1倍。Al₃(Zr、Sc)相是在Al₃Sc相基础上的置换固溶体，Sc被性质接近的Zr置换，保持了晶格类型，晶格常数变化很小，其细晶强化和析出强化效果更为明显。Zr可以置换Sc，因此，Al₃(Sc_1-xZr_x)相的成分是可变的，并由Zr在该相中的溶解数量来改变Al₃Sc的性能，其中包括相质点的热稳定性，以及在高温加热时聚集倾向。Al₃Sc粒子的熔点为1320℃，与Al基体的错配度为1.34%，Zr能够代替Al₃Sc里的Sc，含Sc、Zr的合金在超过300℃温度时效有更长的高硬度平台，说明Al₃(Zr、Sc)相粒子比Al₃Sc粒子有更好的热稳定性。对抑制再结晶有特殊的效果。

钛同锆一样，能溶解于Al₃Sc相内，置换出Sc原子，但它在Al₃Sc相内的溶解度较小。钛的加入，与锆一样会增强Sc的变质效应，并从其出现变质作用开始，减少Sc的临界浓度。但是，在含钪的过饱和固溶体分解时，加Ti会恶化合金的强度性能、加速软化过程。不过，在铝合金中Zr的存在可以充分中和Ti的不良作用，故在含Sc铝合金中可以加Ti，作为和Zr一起的综合变质剂，本发明加入量为0.05～0.25%。

锰与钪不起作用，不形成金属间化合物。在铝钪合金中加锰，能提高接头强度性能和改善合金的抗腐蚀稳定性。不过添加过多的Mn会降低Sc的溶解度和生成较多的MnAl₆粗晶相，本发明用量在0.1～0.4%之间。

本发明高强铝锌镁钪合金用焊丝，包含如下质量百分比含量的组份：

Zn1.0-5.0%；Mg1.0～6.0%；Sc0.05～0.25%；Zr0.05-0.25%；Mn0.1～0.4%；Cu0.5～1.0%；Ti0.05～0.25%；0.01～0.15%的稀土元素Y或稀土元素Ce；0.05～0.25%的Cr；余量为Al。

其中纯铝Al（铝含量≥99.9%）、镁（Mg）以纯金属形式加入，元素锌（Zn）、铜(Cu)、锰（Mn）、钪(Sc）、锆（Zr)、钇（Y）或铈（Ce）、钛（Ti）以及元素鉻（Cr）均以铝基中间合金形式加入。

铝基中间合金形式可以为：Al-50Zn、Al-10Mn、Al-30Cu、Al-2Sc、Al-10Zr、Al-10Cr、Al-10Ce、Al-10Y及Al-5Ti。

本发明高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法具体包括如下步骤：

（1）合金冶炼：采用熔炼炉，例如工频感应炉熔炼，熔炼时依次加入纯铝、及Al-50Zn、Al-10Mn、Al-30Cu、Al-2Sc、Al-10Zr、Al-10Cr、Al-10Ce或Al-10Y、Al-5Ti等铝基中间合金，待熔炼炉中的金属全部熔化后，将铝箔包覆的金属Mg用石墨漏斗压入熔炼炉，熔炼温度为760-790℃，熔炼时间为10-20min，使温度相对较高的中间合金相充分熔解。

之后进行精炼，精炼剂为六氯乙烷，用铝箔包覆精炼剂并用石墨漏斗压入熔炼炉，上下左右搅拌2-3分钟，再去除熔体表面浮渣，共精炼2-4次，例如可以精炼3次，多次的净化可有效去除熔体中吸附的氢气和氧化皮夹渣。

（2）测量含氢量：从精炼后的熔炼炉内舀取融熔金属，在液态测氢仪中测量金属熔体的含氢量，若金属熔体的含氢量小于0.18ppm，进入步骤（3）。测量结束后再对熔体精炼一次，脱气扒渣后待熔体710℃～730℃进行浇铸。

（3）铸锭：铸锭时先将熔融金属倒入预先准备好的中间包里，再由中间包引流进入铸锭结晶器里浇铸。通过中间包可控制浇铸温度，调节浇铸速度。

（4）挤压及拉拔成型：对合金铸锭切头车皮（即去除两端和外皮），经450℃～470℃均匀化退火后挤压成直径的盘条，再通过多道次拉拔，含中间均匀化退火，加工成规格尺寸可用于焊接的连续盘状焊丝。

（5）焊前处理：焊丝使用前需对表面进行光亮化处理，可采用焊丝穿过拔丝模刮削的方式，刮削厚度20-30μm；或采用除油、碱洗、酸中和、水洗、烘干的方式清理焊丝表面。

由于高强铝锌镁钪合金属Al-Zn-Mg-Cu系合金，所以焊丝主成分亦采用Al-Zn-Mg-Cu系，同时采用钪(Sc）加锆（Zr)的双复合添加，获得具有一定程度细化组织和优良性能的焊丝合金基体，在此基础上添加微合金稀土元素钇（Y）和铈（Ce）以及元素铬（Cr），使其与钪(Sc）、锆（Zr)形成三元或四元复合相，产生与基体更加共格的复合粒子，增大形核密度和热循环析出强化效果，提高接头耐蚀性。稀土元素钇（Y）和铈（Ce）除可与铝（Al）产生形核质点外，还可通过晶界成份和组织的改善减小接头凝固时形核的表面张力，促进接头组织的晶粒细化，提高焊接接头力学性能。锰（Mn）和钛（Ti）是作为铝合金焊丝中的常规添加元素，细化晶粒，提高接头强度和抗腐蚀能力。

本发明采用双复合多元微合金化铝锌镁铜焊丝焊接的高强铝锌镁钪合金具有以下特点：细小的晶粒组织、较低的热裂敏感性、高的抗应力腐蚀性能和接头综合力学性能。手工焊接2mm试板（氩弧焊），接头抗拉强度443-480MPa，接头强度系数0.80-0.85，

本发明提供的双复合多元微合金化铝锌镁铜焊丝，细化了高强铝锌镁钪合金焊缝区的晶粒组织，当AI-Zn-Mg-Sc-Zr焊丝做填充材料时，在焊接熔池金属非平衡凝固过程中形成了Al₃Sc、Al₃Zr、Al₃(Sc，Zr)等第二相粒子，这些粒子的晶格类型及晶胞尺寸均与基体极为相似，错配度非常小，能作为很好的非均匀形核的核心质点，使焊缝晶粒得到细化。在熔合区内主要是由很薄的一层细小的等轴晶组成，焊丝及熔化的部分母材中Al₃Sc、Al₃(Sc，Zr)第二相粒子成为非均匀形核核心，形成一层类似激冷层的细晶层，凝固时熔池熔体具有良好的流动性能填充液化裂纹和阻止因收缩而产生的裂纹扩展，从而显著降低焊接裂纹敏感性。固熔强化、细晶强化和析出强化极大的提高了焊接接头的综合性能。

实施例1

（一）、组份及配比（质量百分比）：

Zn5.0、Mg3.5、Zr0.14Sc0.21、Mn0.25、Ti0.08、Cr0.15、Cu0.5、Y0.05、余量为Al。

（二）、制备过程：

纯铝（铝含量≥99.9%）、镁（Mg）以纯金属形式加入，元素锌（Zn）、铜(Cu)、锰（Mn）、钪(Sc）、锆（Zr)、钇（Y）、钛（Ti）以及元素铬（Cr）均以铝基中间合金形式加入。

（1）合金冶炼：采用熔炼炉，例如工频感应炉熔炼，熔炼时依次加入纯铝、及Al-50Zn、Al-10Mn、Al-30Cu、Al-2Sc、Al-10Zr、Al-10Cr、Al-10Ce或Al-10Y、Al-5Ti等铝基中间合金，待熔炼炉中的金属全部熔化后，将铝箔包覆的金属Mg用石墨漏斗压入熔炼炉，熔炼温度为770℃，熔炼时间为20min，使温度相对较高的中间合金相充分熔解。

之后进行精炼，精炼剂为六氯乙烷。用铝箔包覆精炼剂并用石墨漏斗压入熔炼炉，上下左右搅拌2-3分钟，再去除熔体表面浮渣，共精炼三次。

（2）测量含氢量：从精炼后的熔炼炉内舀取融熔金属，在液态测氢仪中测量金属熔体的含氢量，若金属熔体的含氢量小于0.18ppm，则测量结束后再对熔体精炼一次，脱气扒渣后待熔体720℃，进入步骤（3）进行浇铸。

（3）铸锭：铸锭时先将熔融金属倒入预先准备好的中间包里，再由中间包引流进入铸锭结晶器里浇铸。通过中间包可控制浇铸温度，调节浇铸速度。

（4）挤压及拉拔成型：车削后的合金铸锭经460℃均匀化退火后挤压成直径的盘条，再通过多道次拉拔，含中间均匀化退火，加工成规格尺寸可用于焊接的连续盘状焊丝。

（5）焊前处理：焊丝使用前需对表面进行光亮化处理，可采用焊丝穿过拔丝模刮削的方式，刮削厚度20-30μm。

（三）、采用上述化学成分制造的焊丝对高强铝锌镁钪合金母材进行手工氩弧焊焊接，焊接接头力学性能见表1。

表1高强铝锌镁钪合金焊接接头力学性能

试样编号	σb(MPa)	接头强度系数
			2-1	464	0.84
2-2	464	0.84
			2-3	472	0.85

实施例2

（一）、组份及配比（质量百分比）：

Zn4.5、Mg2.5、Zr0.18、Sc0.17、Mn0.25、Ti0.08、Cr0.15、Cu0.8、Y0.05、余量为Al。

（二）制备过程：

纯铝（铝含量≥99.9%）、镁（Mg）以纯金属形式加入，元素锌（Zn）、铜(Cu)、锰（Mn）、钪(Sc）、锆（Zr)、钇（Y）、钛（Ti）以及元素鉻（Cr）均以铝基中间合金形式加入。

（1）合金冶炼：采用熔炼炉，例如工频感应炉熔炼，熔炼时依次加入纯铝、及Al-50Zn、Al-10Mn、Al-30Cu、Al-2Sc、Al-10Zr、Al-10Cr、Al-10Ce或Al-10Y、Al-5Ti等铝基中间合金，待熔炼炉中的金属全部熔化后，将铝箔包覆的金属Mg用石墨漏斗压入熔炼炉，熔炼温度为780℃，熔炼时间为18min，使温度相对较高的中间合金相充分熔解。

之后进行精炼，精炼剂为六氯乙烷。用铝箔包覆精炼剂并用石墨漏斗压入熔炼炉，上下左右搅拌2-3分钟，再去除熔体表面浮渣，共精炼三次。

（2）测量含氢量：从精炼后的熔炼炉内舀取融熔金属，在液态测氢仪中测量金属熔体的含氢量，若金属熔体的含氢量小于0.18ppm，则测量结束后再对熔体精炼一次，脱气扒渣后待熔体730℃，进入步骤（3）进行浇铸。

（3）铸锭：铸锭时先将熔融金属倒入预先准备好的中间包里，再由中间包引流进入铸锭结晶器里浇铸。通过中间包可控制浇铸温度，调节浇铸速度。

（4）挤压及拉拔成型：车削后的合金铸锭经450℃均匀化退火后挤压成直径的盘条，再通过多道次拉拔，含中间均匀化退火，加工成规格尺寸可用于焊接的连续盘状焊丝。

（5）焊前处理：焊丝使用前需对表面进行光亮化处理，可采用焊丝穿过拔丝模刮削的方式，刮削厚度20-30μm。

（三）、采用上述化学成分制造的焊丝对新型耐蚀铝钪合金母材进行手工氩弧焊焊接，焊接接头力学性能见表2。

表2高强铝锌镁钪合金焊接接头力学性能

试样编号	σb(MPa)	接头强度系数
			8-1	444	0.80
8-2	454	0.82
			8-3	452	0.82

实施例3

（一）、组份及配比（质量百分比）：

Zn1.5、Mg4.8、Zr0.19、Sc0.19、Mn0.25、Ti0.15、Cr0.10、Cu0.9、Y0.08、余量为Al。

（二）、制备过程：

纯铝（铝含量≥99.9%）、镁（Mg）以纯金属形式加入，元素锌（Zn）、铜(Cu)、锰（Mn）、钪(Sc）、锆（Zr)、钇（Y）、钛（Ti）以及元素铬（Cr）均以铝基中间合金形式加入。

（1）合金冶炼：采用熔炼炉，例如工频感应炉熔炼，熔炼时依次加入纯铝、及Al-50Zn、Al-10Mn、Al-30Cu、Al-2Sc、Al-10Zr、Al-10Cr、Al-10Ce或Al-10Y、Al-5Ti等铝基中间合金，待熔炼炉中的金属全部熔化后，将铝箔包覆的金属Mg用石墨漏斗压入熔炼炉，熔炼温度为770℃，熔炼时间为20min，使温度相对较高的中间合金相充分熔解。

之后进行精炼，精炼剂为六氯乙烷。用铝箔包覆精炼剂并用石墨漏斗压入熔炼炉，上下左右搅拌2-3分钟，再去除熔体表面浮渣，共精炼三次。

（2）测量含氢量：从精炼后的熔炼炉内舀取融熔金属，在液态测氢仪中测量金属熔体的含氢量，若金属熔体的含氢量小于0.18ppm，进入步骤（3）。测量结束后再对熔体精炼一次，脱气扒渣后待熔体715℃进行浇铸。

（3）铸锭：铸锭时先将熔融金属倒入预先准备好的中间包里，再由中间包引流进入铸锭结晶器里浇铸。通过中间包可控制浇铸温度，调节浇铸速度。

（4）挤压及拉拔成型：车削后的合金铸锭经460℃均匀化退火后挤压成直径的盘条，再通过多道次拉拔，含中间均匀化退火，加工成规格尺寸可用于焊接的连续盘状焊丝。

（5）焊前处理：采用除油、碱洗、酸中和、水洗、烘干的方式清理焊丝表面。

（三）、采用上述化学成分制造的焊丝对新型耐蚀铝钪合金母材进行手工氩弧焊焊接，焊接接头力学性能见表3。

表3高强铝锌镁钪合金焊接接头力学性能

试样编号	σb(MPa)	接头强度系数
			4-1	457	0.83
4-2	451	0.82
			4-3	452	0.82

实施例4

（一）、组份及配比（质量百分比）：

Zn2.5、Mg2.5、Zr0.19、Sc0.13、Mn0.35、Ti0.18、Cr0.20、Cu0.6、Ce0.05、余量为Al。

（二）、制备过程

纯铝（铝含量≥99.9%）、镁（Mg）以纯金属形式加入，元素锌（Zn）、铜(Cu)、锰（Mn）、钪(Sc）、锆（Zr)、铈（Ce）、钛（Ti）以及元素铬（Cr）均以铝基中间合金形式加入。

（1）合金冶炼：采用熔炼炉，例如工频感应炉熔炼，熔炼时依次加入纯铝、及Al-50Zn、Al-10Mn、Al-30Cu、Al-2Sc、Al-10Zr、Al-10Cr、Al-10Ce或Al-10Y、Al-5Ti等铝基中间合金，待熔炼炉中的金属全部熔化后，将铝箔包覆的金属Mg用石墨漏斗压入熔炼炉，熔炼温度为770℃，熔炼时间为16min，使温度相对较高的中间合金相充分熔解。

之后进行精炼，精炼剂为六氯乙烷。,用铝箔包覆精炼剂并用石墨漏斗压入熔炼炉，上下左右搅拌2-3分钟，再去除熔体表面浮渣，共精炼三次。

（2）测量含氢量：从精炼后的熔炼炉内舀取融熔金属，在液态测氢仪中测量金属熔体的含氢量，若金属熔体的含氢量小于0.18ppm，进入步骤（3）。测量结束后再对熔体精炼一次，脱气扒渣后待熔体710℃进行浇铸。

（3）铸锭：铸锭时先将熔融金属倒入预先准备好的中间包里，再由中间包引流进入铸锭结晶器里浇铸。通过中间包可控制浇铸温度，调节浇铸速度。

（4）挤压及拉拔成型：车削后的合金铸锭经455℃均匀化退火后挤压成直径的盘条，再通过多道次拉拔，含中间均匀化退火，加工成规格尺寸可用于焊接的连续盘状焊丝。

（5）焊前处理：采用除油、碱洗、酸中和、水洗、烘干的方式清理焊丝表面。

（三）、采用上述化学成分制造的焊丝对新型耐蚀铝钪合金母材进行手工氩弧焊焊接，焊接接头力学性能见表4。

表4高强铝锌镁钪合金焊接接头力学性能

试样编号	σb(MPa)	接头强度系数
			6-1	451	0.82
6-2	453	0.82
			6-3	453	0.82

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种高强铝锌镁钪合金用焊丝，其特征在于：包含如下质量百分比含量的组份：

Zn1.5～5.0％；Mg1.0～6.0％；Sc0.05～0.25％；Zr0.05～0.25％；Mn0.1～0.4％；Cu0.5～1.0％；Ti0.05～0.25％；余量为Al。

2.根据权利要求1所述的一种高强铝锌镁钪合金用焊丝，其特征在于：还包含质量百分比含量为0.01～0.15％的稀土元素Y或稀土元素Ce，包含质量百分比含量为0.05～0.25％的金属Cr。

3.根据权利要求2所述的一种高强铝锌镁钪合金用焊丝，其特征在于：所述金属Al含量≥99.9％，且Al、Mg以纯金属形式加入，金属Zn、Sc、Zr、Mn、Cu、Ti、Y或Ce、Cr均以铝基中间合金形式加入。

4.权利要求2所述的一种高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)、合金冶炼，具体过程为：在熔炼炉中依次加入金属Al，以及金属Zn、Sc、Zr、Mn、Cu、Ti、Y或Ce、Cr的铝基中间合金，待熔炼炉中的金属全部熔化后加入金属Mg，熔炼温度为760-790℃，熔炼时间为10-20min；之后加入精炼剂，搅拌2-3分钟后，去除熔体表面浮渣，完成精炼；

(2)、测量含氢量，具体过程为：从精炼后的熔炼炉中舀取熔融金属，测量金属熔体的含氢量，若金属熔体的含氢量小于0.18ppm，进入步骤(3)；

(3)、对熔融金属进行铸锭；

(4)、将合金铸锭退火后挤压成盘条，再通过多道次拉拔，加工成连续盘状焊丝。

5.根据权利要求4所述的一种高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中加入的精炼剂为六氯乙烷C₂H₆；精炼次数为2～4次。

6.根据权利要求4所述的一种高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中将金属Mg用铝箔包覆后采用石墨漏斗压入熔炼炉；将精炼剂用铝箔包覆后采用石墨漏斗压入熔炼炉。

7.根据权利要求4所述的一种高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中进行铸锭时，先将熔融金属倒入中间包里，再由中间包引流进入铸锭结晶器里浇铸。

8.根据权利要求4所述的一种高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中对熔融金属测量含氢量后，再精炼1次。

9.根据权利要求4所述的一种高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中合金铸锭的退火温度为450℃～470℃。

10.根据权利要求4所述的一种高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)得到的盘状焊丝在使用前，采用焊丝穿过拔丝模刮削的方式对焊丝表面进行光亮化处理，刮削厚度为20-30μm；或者采用除油、碱洗、酸中和、水洗、烘干的方式清理焊丝表面。