CN103286472A

CN103286472A - 一种新型铝合金焊丝及应用

Info

Publication number: CN103286472A
Application number: CN2013101894524A
Authority: CN
Inventors: 王伟; 翟玉春; 顾惠敏; 顾江龙
Original assignee: Fushun Donggong Metallurgical Material Technology Co Ltd; Liaoning Shihua University
Current assignee: Fushun Donggong Metallurgical Material Technology Co Ltd; Liaoning Shihua University
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-05-21
Also published as: CN103286472B

Abstract

本发明涉及焊接材料领域，具体为一种新型铝合金焊丝及其应用。该铝合金焊丝的化学成分如下（质量%）：镁Mg：5.50-7.0，锰Mn：0.80-1.0，钛Ti：0.25-0.35，锌Zn：0.05-0.20，铬Cr：0.10-0.20，锆Zr：0.25-0.35，铁Fe：≤0.2，硅Si：≤0.2，铜Cu：≤0.05，铍Be：≤0.0005，其他单个杂质元素：≤0.1，其他杂质元素合计：≤0.15，余量为铝Al。该铝合金焊丝的氢含量≤0.03ml/100g。本发明产品低氢细晶，内部组织均匀；经产品检测和焊接实验，焊缝的强度高，塑性强；焊缝的凝固金属晶粒细小，热裂纹倾向小；焊缝耐蚀性优良。本发明所涉及的铝合金焊丝适用于各类车辆、航天器、舰船用铝合金型材的焊接。

Description

一种新型铝合金焊丝及应用

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，具体为一种新型铝合金焊丝及应用。

背景技术

随着我国铁路的不断提速，列车车体构造的改进已势在必行，采用铝合金制造的车体来代替原来用的钢制车厢是最佳的办法。轨道车辆铝合金车体较多采用6XXX、7XXX铝合金，分别属于Al-Mg-Si系和Al-Zn-Mg系合金。在选择焊接材料时，要考虑焊缝要求的力学性能、耐蚀性能及抗裂性等因素。所选用焊丝大多为5XXX铝合金，一般采用ER5183和ER5356焊丝进行焊接，采用ER5356焊丝的焊接接头强度比采用ER5183焊丝稍差，但其接头延伸率比后者好。轨道列车车体用高强度铝合金焊接结构的性能，在基材一定的情况下，主要取决于焊丝的合金成分、组织结构，这直接影响其焊接性能，影响着焊缝金属成分、组织、液固相线温度、热裂性、耐腐蚀性及力学性能。

在铝合金焊丝成分中起主要强化作用的主合金元素为Mg，与Al形成固溶体基体，少量形成Al8Mg5粒子，还含有少量Mn、Cr、Zr、Ti等微合金化元素，起强韧化作用。添加微量的Ti形成TiAl3，可显著细化晶粒，起细晶强化作用，还可有效防止焊缝裂纹；添加微量的Cr可以形成细小弥散的第二相粒子，起析出强化作用；Cr和Mn能提高合金的耐应力腐蚀性能；添加微量的Zr能显著提高合金的可焊性，降低焊接裂纹倾向。杂质Fe和Si会降低合金的耐蚀性和机械性能。

由于应用领域特殊，对安全性能的要求很高，我国目前尚无生产此类铝合金焊丝的专业厂家，所需要的高品质焊丝全部从国外进口。国外也仅有美国阿克泰、德国UTP、日本住友、法国萨福等几家公司掌握了高速列车用大型铝合金型材焊接材料的生产技术。这种形势不利于我国车辆轻型化和交通运输业的发展；不利于降低铝合金车体的制造成本；制约着我国轨道列车轻量化发展。由此可见，我国确有必要尽快实现该类铝合金焊丝的国产化来替代进口。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型轨道车辆用低氢细晶的铝合金焊丝，以实现焊缝的高强高韧，耐腐蚀性优良，并降低其热裂纹倾向。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案为：

一种新型铝合金焊丝按质量百分比计，其化学成分为：镁Mg：5.50-7.0，锰Mn：0.80-1.0，钛Ti：0.25-0.35，锌Zn：0.05-0.20，铬Cr：0.10-0.20，锆Zr：0.25-0.35，铁Fe：≤0.2，硅Si：≤0.2，铜Cu：≤0.05，铍Be：≤0.0005，其他单个杂质元素：≤0.1，其他杂质元素合计：≤0.15，余量为铝Al。

所述铝合金焊丝优选的化学成分为：镁Mg：6.0-6.50，锰Mn：0.80-0.90，钛Ti：0.25-0.35，锌Zn：0.05-0.15，铬Cr：0.10-0.20，锆Zr：0.25-0.35，铁Fe：≤0.2，硅Si：≤0.2，铜Cu：≤0.05，铍Be：≤0.0005，其他单个杂质元素：≤0.1，其他杂质元素合计：≤0.15，余量为铝Al。

所述的铝合金焊丝，其氢含量≤0.03ml/100g。

本发明的Mg、Mn含量相对5356等铝合金焊丝较高，可以将焊缝的强度显著提高，并使焊接裂纹倾向降到最低；Ti元素的加入可形成稳定的相，晶粒细化作用显著；同时，向合金中加入定量的Zn，析出的MgZn2相和Al2Zn3Mg3相的弥散强化作用可有效提高焊缝的强度，并使其耐腐蚀性能达到最佳；Cr、Mn元素的相互作用也能增强焊缝的耐腐蚀性；Zr含量适中，减少了Ti中毒，避免晶粒粗化，并显著提高焊缝的强度和塑性，可焊性增强。

所述的铝合金焊丝适用于各类车辆、航天器、舰船用铝合金型材的焊接。

本发明的有益效果是：

1、本发明产品低氢细晶，内部组织均匀。

2、经产品检测和焊接实验，本发明铝合金焊丝和传统的5356和5183铝镁合金焊丝相比，焊缝的强度可提高30MPa以上，同时可以保持较高的塑性。

3、焊缝的凝固金属晶粒细小，晶内有强化相析出，热裂纹倾向小焊缝的耐蚀性优良。；

4、本发明产品的研制成功有利于尽快实现轨道车辆用铝合金型材焊接材料的国产化。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例一：

按照特定工艺制备得到铝合金焊丝，按质量百分比计化学成分组成为：镁Mg：6.25，锰Mn：0.88，钛Ti：0.28，锌Zn：0.11，铬Cr：0.14，锆Zr：0.26，铁Fe：0.105，硅Si：0.134，铜Cu：0.007，铍Be：0.0004，其他单个杂质元素：≤0.1，其他杂质元素合计：≤0.15，余量为铝Al。该铝合金焊丝氢含量为0.028ml/100g。

本实施例的铝合金焊丝抗拉强度为482MPa，延伸率为17%。

实施例二：

按照特定工艺制备得到铝合金焊丝，按质量百分比计化学成分组成为：镁Mg：6.51，锰Mn：0.79，钛Ti：0.31，锌Zn：0.16，铬Cr：0.12，锆Zr：0.27，铁Fe：0.112，硅Si：0.136，铜Cu：0.007，铍Be：0.0003，其他单个杂质元素：≤0.1，其他杂质元素合计：≤0.15，余量为铝Al。该铝合金焊丝氢含量为0.028ml/100g。

本实施例的铝合金焊丝抗拉强度为485MPa，延伸率为16%。

实验例一：

将实施例一、实施例二制得的铝合金焊丝和ER5356焊丝分别作为填充材料，在室温下，用MIG焊焊接10mm厚的5083 O态板，焊接接头的性能如下表1所示：

选用焊丝	接头抗拉强度	接头背弯实验	接头强度系数
				本发明实施例1	305	不开裂	0.91
本发明实施例2	309	不开裂	0.92
				ER5356	270	不开裂	0.8

由上例可以看出，本发明铝合金焊丝焊缝接头的力学性能明显优于ER5356焊丝。

Claims

1.一种新型铝合金焊丝，其特征在于：按质量百分比计，其化学成分为：镁Mg：5.50-7.0，锰Mn：0.80-1.0，钛Ti：0.25-0.35，锌Zn：0.05-0.20，铬Cr：0.10-0.20，锆Zr：0.25-0.35，铁Fe：≤0.2，硅Si：≤0.2，铜Cu：≤0.05，铍Be：≤0.0005，其他单个杂质元素：≤0.1，其他杂质元素合计：≤0.15，余量为铝Al。

2.按照权利要求1所述的铝合金焊丝，其特征在于：按质量百分比计，其化学成分为：镁Mg：6.0-6.50，锰Mn：0.80-0.90，钛Ti：0.25-0.35，锌Zn：0.05-0.15，铬Cr：0.10-0.20，锆Zr：0.25-0.35，铁Fe：≤0.2，硅Si：≤0.2，铜Cu：≤0.05，铍Be：≤0.0005，其他单个杂质元素：≤0.1，其他杂质元素合计：≤0.15，余量为铝Al。

3.按照权利要求1所述的铝合金焊丝，其特征在于：氢含量≤0.03ml/100g。

4.一种权利要求1所述的铝合金焊丝，其特征在于：该种焊丝适用于各类车辆、航天器、舰船用铝合金型材的焊接。