CN106334880A - 一种含铒和镱的铝合金焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含铒和镱的铝合金焊丝,其成分按质量百分比包括:Mg:2‑3.5%、Ti:0.12‑0.2%、Cr:0.15‑0.3%、Mn:0.08‑0.2%、Ce:0.01‑0.05%、Te:0.05‑0.15%、B:0.01‑0.1%、Er:0.05‑0.2%、Yb:0.05‑0.2%、Zr:0.2‑0.5%、Ge:0.05‑0.15%、Sn:0.1‑0.8%、Mo:0.5‑2.5%、W:1‑3%、V:0.5‑1.5%、Cu:4‑5.8%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
Description
技术领域
本发明涉及焊丝技术领域,尤其涉及一种含铒和镱的铝合金焊丝。
背景技术
随着焊接技术的发展,铝及铝合金焊接结构己广泛应用于民用及军工领域,如各种化工容器、交通工具、舰船、飞机、宇宙探测器、火箭等。其中,焊丝为影响焊缝金属组织、成分、固-液相线温度、焊缝的耐腐蚀性、近缝区母材的热裂性及力学性能的重要因素。铝合金焊丝内部质量很大程度上取决于原铝材的质量。在铝合金焊丝的制备过程中,铝合金熔炼除气效果不佳,将会使铝合金焊丝氢含量偏高,致使在焊接过程中生成较多的气孔,同时铝合金具有热膨胀系数大的缺陷,焊缝处易产生裂纹。因此,现有的铝合金焊丝在使用时存在焊接接头强度低、塑性欠佳、易开裂的缺陷,限制了其应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种含铒和镱的铝合金焊丝,其组织致密,表面光滑,焊接性能稳定,焊接接头的硬度和强度高,塑性好,抗开裂性能优异。
本发明提出的一种含铒和镱的铝合金焊丝,其成分按质量百分比包括:Mg:2-3.5%、Ti:0.12-0.2%、Cr:0.15-0.3%、Mn:0.08-0.2%、Ce:0.01-0.05%、Te:0.05-0.15%、B:0.01-0.1%、Er:0.05-0.2%、Yb:0.05-0.2%、Zr:0.2-0.5%、Ge:0.05-0.15%、Sn:0.1-0.8%、Mo:0.5-2.5%、W:1-3%、V:0.5-1.5%、Cu:4-5.8%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
优选地,其成分中,Ge与Sn的质量百分比满足以下关系式:Ge+Sn≥0.67%。
优选地,其成分中,Ce、Te、Er、Yb、Zr的质量百分比满足以下关系式:Ce+Te+Er+Yb+Zr≥0.87%。
优选地,其成分中,Cu与Mg的质量百分比满足以下关系式:Cu/Mg≥2.18。
优选地,其成分中,Cr、Mo、W、V的质量百分比满足以下关系式:3.4%≤Cr+Mo+0.5×W+V≤4.3%。
优选地,其成分按质量百分比包括:Mg:2.6%、Ti:0.14%、Cr:0.2%、Mn:0.11%、Ce:0.02%、Te:0.1%、B:0.06%、Er:0.17%、Yb:0.18%、Zr:0.49%、Ge:0.15%、Sn:0.6%、Mo:1.7%、W:2%、V:1%、Cu:5.7%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
本发明所述含铒和镱的铝合金焊丝,其成分中加入了Ti和Zr,在焊缝中形成了Al3Ti和Al3Zr,促进了焊缝组织的细化,使焊缝组织最为细小,对焊缝细化效果最好,接头强度和塑性最高;在体系中添加了微量的Ge和Sn,并控制Ge与Sn的质量百分比满足关系式:Ge+Sn≥0.67%,同时控制了Cu与Mg的质量百分比满足关系式:Cu/Mg≥2.18,从而使Ge、Sn发挥协同作用,改变了体系中析出相的析出过程、结构和形貌,显著提高了焊接接头的抗拉强度、塑性和焊接系数;在体系中添加了微量的Ce、Te、Er、Yb和Zr,并使Ce、Te、Er、Yb、Zr的质量百分比满足关系式:Ce+Te+Er+Yb+Zr≥0.87%,从而显著细化了组织,在焊缝中形成了Al3Er、Al3Zr等强化析出相,使焊丝施焊后的焊接接头焊缝区的等轴晶组织细小且分布均匀,熔合区的柱状晶生长区域变窄,接头组织过渡平缓,方向性减弱,焊接接头的硬度、抗拉强度和抗弯强度均显著提高,使焊缝的焊接性能良好,抗开裂性能优异,同时能降低焊丝的表面张力, 增加了其润湿性和铺展性,减少焊接漏点发生率,并进一步降低了铝液的含氢量,抑制氢气孔的形成,提高了基体的致密度;在体系中加入了Cr、Mo、W和V,并使Cr、Mo、W、V的质量百分比满足关系式:3.4%≤Cr+Mo+0.5×W+V≤4.3%,显著提高了焊接接头的硬度和韧性;在体系中加入了Mn,并合理控制了其在体系中的比例,使其与体系中的Zr、Cr配合,在保证焊缝组织得到细晶强化的同时提高了Al3Zr等初晶相的弥散相强化作用,提高了焊接接头的强度系数。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种含铒和镱的铝合金焊丝,其成分按质量百分比包括:Mg:3.5%、Ti:0.12%、Cr:0.3%、Mn:0.08%、Ce:0.05%、Te:0.05%、B:0.1%、Er:0.05%、Yb:0.2%、Zr:0.2%、Ge:0.15%、Sn:0.1%、Mo:2.5%、W:1%、V:1.5%、Cu:4%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
实施例2
本发明提出的一种含铒和镱的铝合金焊丝,其成分按质量百分比包括:Mg:2%、Ti:0.2%、Cr:0.15%、Mn:0.2%、Ce:0.01%、Te:0.15%、B:0.01%、Er:0.2%、Yb:0.05%、Zr:0.5%、Ge:0.05%、Sn:0.8%、Mo:0.5%、W:3%、V:0.5%、Cu:5.8%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
实施例3
本发明提出的一种含铒和镱的铝合金焊丝,其成分按质量百分比包括:Mg:2.2%、Ti:0.14%、Cr:0.2%、Mn:0.16%、Ce:0.02%、Te:0.13%、B:0.03%、 Er:0.15%、Yb:0.19%、Zr:0.5%、Ge:0.1%、Sn:0.6%、Mo:0.6%、W:3%、V:1.3%、Cu:5.2%、Fe:0.05%、Si:0.11%、Zn:0.08%,其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
实施例4
本发明提出的一种含铒和镱的铝合金焊丝,其成分按质量百分比包括:Mg:2.05%、Ti:0.16%、Cr:0.25%、Mn:0.1%、Ce:0.04%、Te:0.11%、B:0.07%、Er:0.18%、Yb:0.17%、Zr:0.38%、Ge:0.08%、Sn:0.59%、Mo:2%、W:1.5%、V:0.8%、Cu:4.6%、Fe:0.07%、Si:0.15%、Zn:0.2%,其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
实施例5
本发明提出的一种含铒和镱的铝合金焊丝,其成分按质量百分比包括:Mg:2.6%、Ti:0.14%、Cr:0.2%、Mn:0.11%、Ce:0.02%、Te:0.1%、B:0.06%、Er:0.17%、Yb:0.18%、Zr:0.49%、Ge:0.15%、Sn:0.6%、Mo:1.7%、W:2%、V:1%、Cu:5.7%、Fe:0.09%、Si:0.1%、Zn:0.2%,其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,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,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种含铒和镱的铝合金焊丝,其特征在于,其成分按质量百分比包括:Mg:2-3.5%、Ti:0.12-0.2%、Cr:0.15-0.3%、Mn:0.08-0.2%、Ce:0.01-0.05%、Te:0.05-0.15%、B:0.01-0.1%、Er:0.05-0.2%、Yb:0.05-0.2%、Zr:0.2-0.5%、Ge:0.05-0.15%、Sn:0.1-0.8%、Mo:0.5-2.5%、W:1-3%、V:0.5-1.5%、Cu:4-5.8%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
2.根据权利要求1所述含铒和镱的铝合金焊丝,其特征在于,其成分中,Ge与Sn的质量百分比满足以下关系式:Ge+Sn≥0.67%。
3.根据权利要求1或2所述含铒和镱的铝合金焊丝,其特征在于,其成分中,Ce、Te、Er、Yb、Zr的质量百分比满足以下关系式:Ce+Te+Er+Yb+Zr≥0.87%。
4.根据权利要求1-3中任一项所述含铒和镱的铝合金焊丝,其特征在于,其成分中,Cu与Mg的质量百分比满足以下关系式:Cu/Mg≥2.18。
5.根据权利要求1-4中任一项所述含铒和镱的铝合金焊丝,其特征在于,其成分中,Cr、Mo、W、V的质量百分比满足以下关系式:3.4%≤Cr+Mo+0.5×W+V≤4.3%。
6.根据权利要求1-5中任一项所述含铒和镱的铝合金焊丝,其特征在于,其成分按质量百分比包括:Mg:2.6%、Ti:0.14%、Cr:0.2%、Mn:0.11%、Ce:0.02%、Te:0.1%、B:0.06%、Er:0.17%、Yb:0.18%、Zr:0.49%、Ge:0.15%、Sn:0.6%、Mo:1.7%、W:2%、V:1%、Cu:5.7%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,其它杂质元素单个含量≤0.05%、其它杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
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