CN105499832A - 一种铝镁铈焊丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种铝镁铈焊丝及其制备方法,属于焊接材料领域;该铝镁铈焊丝,成分按质量百分含量为:Mg为4.0~6.0wt.%,Mn为0.05~1.3wt.%,Ti为0.01~0.3wt.%,Ce为0.15~0.7wt.%,余量为Al;直径为1.2~4.0mm;该焊丝的制备方法,包括以下步骤:(1)备料;(2)合金熔炼及浇铸;(3)均匀化处理;(4)挤压处理;(5)拉伸处理。本发明提出在Al-Mg焊丝中添加Ce元素,并给出了一个合理的Ce含量范围,并通过控制加工过程的工艺参数,制备出高品质的铝镁铈焊丝,使用上述焊丝作为填充材料焊接铝合金板材可以显著提高焊接接头的抗拉强度、塑性和焊接系数。
Description
技术领域
本发明属于焊接材料领域,特别涉及一种铝镁铈焊丝及其制备方法。
背景技术
近年来,随着汽车轻量化的不断推广,铝合金焊接技术在汽车领域中的应用不断增加,这给铝合金焊接产品的质量与性能提出了更高的要求。由于铝自身特色的物理化学特性,铝合金材料在焊接后会发生严重的软化现象,这极大地制约了铝合金焊接结构件在各领域中的应用。
针对这一问题,国内外开展了一系列的研究工作,取得了一定的研究成果。研究表明,铝合金焊丝的化学成分会对焊丝焊后焊接接头的组织与性能产生巨大的影响。在不改变基材和焊接工艺的条件下,优化焊丝成分可以有效的改善焊丝焊后焊接接头的显微组织,提高焊接接头的力学性能。
有研究发现,稀土元素Ce可以改善铝合金的流动性,净化了铝液,消除杂质元素的有害作用,细化组织晶粒,对改造铝合金铸造性能、高温性能以及力学性能均有明显的效果。目前,国内鲜有人将Ce添加到Al-Mg焊丝中制备出铝镁铈焊丝。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种铝镁铈焊丝及其制备方法。采用本方法制得的铝合金焊丝,焊接性能稳定、焊后焊接接头强韧性良好、可满足Al-Zn-Mg系合金的工程化焊接。
本发明的一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为4.0~6.0wt.%,Mn为0.05~1.3wt.%,Ti为0.01~0.3wt.%,Ce为0.15~0.7wt.%,余量为Al;直径为1.2~4.0mm;
本发明的铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至730~750℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置10~20min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为730~740℃,半连续铸制成Φ100~350mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
在200~220℃下保温1~2h,然后随炉升温至450~460℃下保温24~30h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为80~166m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭切头、扒皮后,进行热挤压,挤压成Φ6~8mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为12~70,挤压温度为380~430℃,保温时间为1~2h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料4~16次,制成Φ1.2~4.0mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小33~80%;每拉拔3次进行一次退火,退火温度为380~430℃,保温时间为0.5~4h。
所述的步骤1中,纯铝和纯镁的纯度均为99.7wt.%;Al-Mn中间合金,成分按质量百分数为:Mn为10~40%,其余为Al;Al-Ce中间合金,成分按质量百分数为:Ce为10~40%,其余为Al;Al-Ti中间合金,成分按质量百分数为:Ti为5~10%,其余为Al。
所述的步骤2(1),采用碳棒熔铝炉,进行合金的熔炼。
所述的步骤2(3),采用立式铸造拉伸机,半连续铸制成铸锭。
所述的步骤3,在电阻炉中,进行均匀化处理。
所述的步骤4,采用300T油压机,进行热挤压处理。
所述的步骤5,拉拔次数按公式(Ⅰ)计算:
式中,n为拉拔次数,λ∑为总延伸系数,λm为平均延伸系数;
延伸系数按公式(Ⅱ)计算:
式中,λ为延伸系数;DQ为拉拔前焊丝坯料直径,mm;DH为拉拔后成品焊丝直径,mm;
将焊丝坯料直径、成品焊丝直径带入公式(Ⅱ)中,计算出λ∑;根据实际生产经验,把第一次拉拔延伸系数λ1的值,作为平均延伸系数,即λm=λ1。
本发明的一种铝镁铈焊丝及其制备方法,与现有技术相比,有益效果是:
本发明技术方案提出在Al-Mg焊丝中添加Ce元素,并给出了一个合理的Ce含量范围,并通过控制加工过程的工艺参数,制备出高品质的铝镁铈焊丝,使用上述焊丝作为填充材料焊接铝合金板材可以显著提高焊接接头的抗拉强度、塑性和焊接系数。
附图说明
图1为本发明实施例5的铝镁铈焊丝的宏观组织图;
图2为本发明实施例5的铝镁铈焊丝的微观组织图;
图3为本发明实施例8的铝镁铈焊丝的宏观组织图;
图4为本发明实施例8的铝镁铈焊丝的微观组织图。
具体实施方式
以下实施例中,第一次拉拔延伸系数λ1的值均为1.2,将其作为平均延伸系数,即λm=λ1=1.2。
实施例1
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为4.0wt.%,Mn为0.05wt.%,Ti为0.01wt.%,Ce为0.15wt.%,余量为Al;直径为1.2mm;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至731℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置11min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为730℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ100mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在210℃下保温1h,然后随炉升温至451℃下保温30h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为88m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ6mm的焊丝坯料;其中,变形系数为12,挤压温度380℃,保温1.1h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料16次,制成Φ1.2mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小80%,每拉拔3次进行一次退火,共进行5次退火,退火温度为380℃,保温时间为1h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,使用岛津公司生产的AG-Xplus型立式电子万能试验机测量焊接接头的抗拉强度为275MPa,断后延伸率为11.8%。
实施例2
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为6.0wt.%,Mn为0.3wt.%,Ti为0.3wt.%,Ce为0.2wt.%,余量为Al;直径为2.0mm;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至732℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置12min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为732℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ148mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在211℃下保温2h,然后随炉升温至451℃下保温26h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为101m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ7mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为16,挤压温度385℃,保温1.2h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料14次,制成Φ2.0mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小71%,每拉拔3次进行一次退火,共进行4次退火,退火温度为389℃,保温时间为0.8h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为304MPa,断后延伸率为7.5%.
实施例3
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为5.0wt.%,Mn为1.0wt.%,Ti为0.15wt.%,Ce为0.7wt.%,余量为Al;直径为4.0mm;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至733℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置13min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为733℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ200mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在213℃下保温2h,然后随炉升温至453℃下保温29h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为89m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ8mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为20,挤压温度393℃,保温1h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料9次,制成Φ4.0mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小50%,每拉拔3次进行一次退火,共进行3次退火,退火温度为393℃,保温时间为1h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为310MPa,断后延伸率为8.3%。
实施例4
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为4.5wt.%,Mn为0.15wt.%,Ti为0.1wt.%,Ce为0.15wt.%,余量为Al;直径为1.7mm;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至734℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置14min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为734℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ252mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在214℃下保温2h,然后随炉升温至454℃下保温27h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为95m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ6mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为24,挤压温度394℃,保温1.3h,;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料12次,制成Φ1.7mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小72%,每拉拔3次进行一次退火,共进行4次退火,退火温度为394℃,保温时间为1.4h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为303MPa,断后延伸率为8.8%。
实施例5
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为5.5wt.%,Mn为1.3wt.%,Ti为0.25wt.%,Ce为0.5wt.%,余量为Al;直径为2.0mm;其组织图如图1和图2所示;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至735℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置15min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为735℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ350mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在215℃下保温2h,然后随炉升温至455℃下保温24h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为112m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ6mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为25,挤压温度395℃,保温1.5h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料11次,制成Φ2.0mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小67%,每拉拔3次进行一次退火,共进行3次退火,退火温度为395℃,保温时间为1.5h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为306MPa,断后延伸率为8.1%。
实施例6
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为6.0wt.%,Mn为0.05wt.%,Ti为0.02wt.%,Ce为0.35wt.%,余量为Al;直径为2.3mm;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至736℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置16min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为736℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ100mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在216℃下保温2h,然后随炉升温至456℃下保温24h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为79m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ8mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为26,挤压温度396℃,保温1.6h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料16次,制成Φ2.3mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小71%,每拉拔3次进行一次退火,共进行5次退火,退火温度为396℃,保温时间为1.6h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为290MPa,断后延伸率为10.2%。
实施例7
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为4.0wt.%,Mn为0.05wt.%,Ti为0.05wt.%,Ce为0.2wt.%,余量为Al;直径为2.7mm;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至737℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置17min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为737℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ148mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在217℃下保温2h,然后随炉升温至457℃下保温24h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为96m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ8mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为27,挤压温度397℃,保温1.7h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料14,制成Φ2.7mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小66%,每拉拔3次进行一次退火,共进行4次退火,退火温度为397℃,保温时间为1.7h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为283MPa,断后延伸率为10.7%。
实施例8
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为4.0wt.%,Mn为0.05wt.%,Ti为0.05wt.%,Ce为0.3wt.%,余量为Al;直径为3.0mm;其组织图如图3和图4所示;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至738℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置18min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为738℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ302mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在218℃下保温2h,然后随炉升温至458℃下保温24h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为99m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ6mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为28,挤压温度398℃,保温1.8h,;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料7次,制成Φ3.0mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小50%,每拉拔3次进行一次退火,共进行2次退火,退火温度为398℃,保温时间为1.8h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为288MPa,断后延伸率为10.2%。
实施例9
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为4.0wt.%,Mn为0.05wt.%,Ti为0.05wt.%,Ce为0.5wt.%,余量为Al;直径为3.3mm;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至739℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置19min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为739℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ100mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在219℃下保温2h,然后随炉升温至459℃下保温24h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为110m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ7mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为29,挤压温度399℃,保温1.9h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料9次,制成Φ3.3mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小53%,每拉拔3次进行一次退火,共进行3次退火,退火温度为399℃,保温时间为2.9h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为282MPa,断后延伸率为9.4%。
实施例10
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为4.0wt.%,Mn为0.05wt.%,Ti为0.05wt.%,Ce为0.7wt.%,余量为Al;直径为3.5mm;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至740℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置20min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为739℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ248mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在219℃下保温2h,然后随炉升温至459℃下保温24h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为150m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ7mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为40,挤压温度419℃,保温2h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料8次,制成Φ3.5mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小50%,每拉拔3次进行一次退火,共进行2次退火,退火温度为420℃,保温时间为2h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为279MPa,断后延伸率为8.9%。
实施例11
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为6.0wt.%,Mn为0.3wt.%,Ti为0.3wt.%,Ce为0.3wt.%,余量为Al;直径为3.8mm;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至741℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置20min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为740℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ100mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在220℃下保温2h,然后随炉升温至460℃下保温24h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为160m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ6mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为50,挤压温度430℃,保温2h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料5次,制成Φ3.8mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小37%,每拉拔3次进行一次退火,共进行1次退火,退火温度为430℃,保温时间为4h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为308MPa,断后延伸率为9.2%。
实施例12
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为6.0wt.%,Mn为0.3wt.%,Ti为0.3wt.%,Ce为0.05wt.%,余量为Al;直径为4.0mm;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至749℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置19min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为739℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ100mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在219℃下保温2h,然后随炉升温至459℃下保温24h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为86m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ6mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为39,挤压温度419℃,保温1.9h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料4次,制成Φ4.0mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小33%,每拉拔3次进行一次退火,共进行1次退火,退火温度为429℃,保温时间为3.9h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为303MPa,断后延伸率为9.8%。
实施例13
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为6.0wt.%,Mn为0.15wt.%,Ti为0.15wt.%,Ce为0.6wt.%,余量为Al;直径为3.7mm;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至744℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置20min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为740℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ100mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在220℃下保温2h,然后随炉升温至460℃下保温24h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为92m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ6mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为50,挤压温度430℃,保温2h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料5次,制成Φ3.7mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小38%,每拉拔3次进行一次退火,共进行1次退火,退火温度为429℃,保温时间为3.3h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为309MPa,断后延伸率为8.1%。
实施例14
一种铝镁铈焊丝,成分按质量百分数为:Mg为4.0wt.%,Mn为0.15wt.%,Ti为0.15wt.%,Ce为0.3wt.%,余量为Al;直径为1.6mm;
一种铝镁铈焊丝的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)采用碳棒熔铝炉,将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至750℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置20min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为740℃,在立式铸造拉伸机中,半连续铸制成Φ100mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
将铸锭放入电阻炉中,在220℃下保温2h,然后随炉升温至460℃下保温24h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为106m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭合金切头、扒皮后,采用300T油压机,进行热挤压,挤压成Φ6mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为70,挤压温度430℃,保温2h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料13次,制成Φ1.6mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小73%,每拉拔3次进行一次退火,共进行退火4次,退火温度为430℃,保温时间为4h。
将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料,在室温下,用TIG焊焊接4mm厚T6态的7A52铝合金薄板,焊接接头的抗拉强度为305MPa,断后延伸率为8.5%。
Claims (3)
1.一种铝镁铈焊丝,其特征在于,成分按质量百分数为:Mg为4.0~6.0wt.%,Mn为0.05~1.3wt.%,Ti为0.01~0.3wt.%,Ce为0.15~0.7wt.%,余量为Al;直径为1.2~4.0mm。
2.权利要求1所述的一种铝镁铈焊丝的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,备料:
按铝镁铈焊丝的质量百分含量,进行备料;其中,Mg以纯镁形式加入,Mn以Al-Mn中间合金形式加入,Ti以Al-Ti中间合金形式加入,Ce以Al-Ce中间合金形式加入,Al以纯铝、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入;
步骤2,合金熔炼及浇铸:
(1)将纯铝熔化后,将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入,升温至730~750℃,加入纯镁,熔化并搅拌均匀,制成合金熔体;
(2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中,搅拌后静置10~20min,进行精炼除气;
(3)去除合金熔体表面的浮渣,控制熔体温度为730~740℃,半连续铸制成Φ100~350mm的圆棒形铸锭;
步骤3,均匀化处理:
在200~220℃下保温1~2h,然后随炉升温至450~460℃下保温24~30h后,风冷至室温;其中,风冷时通风量为80~166m3/s;
步骤4,挤压处理:
对铸锭切头、扒皮后,进行热挤压,挤压成Φ6~8mm的焊丝坯料;其中,热挤压变形系数为12~70,挤压温度为380~430℃,保温时间为1~2h;
步骤5,拉伸处理:
拉拔焊丝坯料4~16次,制成Φ1.2~4.0mm的成品焊丝;其中,拉拔累计断面直径减小33~80%;每拉拔3次进行一次退火,退火温度为380~430℃,保温时间为0.5~4h。
3.根据权利要求2所述的一种铝镁铈焊丝的制备方法,其特征在于:所述的步骤1中,纯铝和纯镁的纯度均为99.7wt.%;Al-Mn中间合金,成分按质量百分数为:Mn为10~40%,其余为Al;Al-Ce中间合金,成分按质量百分数为:Ce为10~40%,其余为Al;Al-Ti中间合金,成分按质量百分数为:Ti为5~10%,其余为Al。
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