CN107175424A - 一种高韧性抗开裂铝合金焊丝 - Google Patents

一种高韧性抗开裂铝合金焊丝 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高韧性抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg、Be、Si、Mn、Cr、Cu、Ti、Sr、Mo、W、V、Nb、Zr、Nd、Sc、Ce、Eu、Y，其余为Al及不可避免的杂质。本发明提出的一种高韧性抗开裂铝合金焊丝，其配方合理，电弧稳定性好，焊缝成型美观，强度高、耐低温性与抗抗冲击性好，与母材结合强度大且性能稳定。

Description

一种高韧性抗开裂铝合金焊丝
技术领域
本发明涉及焊丝技术领域，尤其涉及一种高韧性抗开裂铝合金焊丝。
背景技术
铝合金具有重量轻、强度高、优良的导电性、导热性和抗蚀性，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量使用。随着工业的发展，对铝合金焊接构件的需求日益增多，焊接质量的好坏、焊接效率的高低是由焊接材料、焊接工艺决定的，铝合金焊丝内部的质量很大程度上取决于原铝材的质量，目前铝合金用焊丝还存在组分不合理，焊接飞溅大，焊接接头韧性低，抗开裂性差，不利于焊接构件的正常使用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高韧性抗开裂铝合金焊丝，其配方合理，电弧稳定性好，焊缝成型美观，强度高、耐低温性与抗抗冲击性好，与母材结合强度大且性能稳定。
本发明提出的一种高韧性抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg：1-1.5％、Be：0.1-0.2％、Si：0.25-0.45％、Mn：0.05-0.12％、Cr：0.1-0.2％、Cu：0.25-0.4％、Ti：0.2-0.3％、Sr：0.01-0.04％、Mo：0.2-0.8％、W：0.2-0.6％、V：0.4-0.7％、Nb：0.08-0.15％、Zr：0.1-0.2％、Nd：0.1-0.15％、Sc：0.02-0.06％、Ce：0.02-0.08％、Eu：0.01-0.05％、Y：0.04-0.1％，其余为Al及不可避免的杂质。
具体实施方式中，Mg的质量分数还可以为1.1％、1.2％、1.25％、1.3％、1.4％、1.45％，Be的质量分数还可以为0.12％、0.14％、0.15％、0.16％、0.18％，Si的质量分数还可以为0.27％、0.3％、0.34％、0.38％、0.42％，Mn的质量分数还可以为0.06％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％，Cr的质量分数还可以为0.12％、0.14％、0.15％、0.16％、0.18％，Cu的质量分数还可以为0.28％、0.3％、0.33％、0.35％、0.38％，Ti的质量分数还可以为0.22％、0.24％、0.25％、0.28％，Sr的质量分数还可以为0.015％、0.02％、0.025％、0.03％、0.035％，Mo的质量分数还可以为0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％，W的质量分数还可以为0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％，V的质量分数还可以为0.45％、0.5％、0.55％、0.6％、0.65％，Nb的质量分数还可以为0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.14％，Zr的质量分数还可以为0.12％、0.14％、0.15％、0.16％、0.18％，Nd的质量分数还可以为0.11％、0.12％、0.13％、0.14％，Sc的质量分数还可以为0.025％、0.03％、0.035％、0.04％、0.05％，Ce的质量分数还可以为0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％，Eu的质量分数还可以为0.02％、0.025％、0.03％、0.035％、0.04％，Y的质量分数还可以为0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％，其余为Al及不可避免的杂质。
优选地，其按质量分数包括以下组分：Mg：1.1-1.4％、Be：0.13-0.17％、Si：0.3-0.4％、Mn：0.07-0.1％、Cr：0.13-0.17％、Cu：0.3-0.35％、Ti：0.22-0.28％、Sr：0.02-0.03％、Mo：0.4-0.6％、W：0.3-0.5％、V：0.5-0.6％、Nb：0.1-0.13％、Zr：0.13-0.17％、Nd：0.12-0.14％、Sc：0.03-0.05％、Ce：0.04-0.06％、Eu：0.02-0.04％、Y：0.06-0.08％，其余为Al及不可避免的杂质。
优选地，Mn、Cr、Ti在药芯中的质量百分数满足以下关系式：0.32％≤Mn+Cr+0.5×Ti≤0.4％。
优选地，Sr、Ce、Eu、Y在药芯中的质量百分数满足以下关系式：0.14％≤Ce+Eu+Y≤0.2％。
优选地，焊接工艺参数如下：气体流量为16-17.5L/min，焊接电压为25-28V，焊接电流为200-220A，送丝速度为11-12.5m/min，焊接速度为0.7-0.85m/min。
优选地，焊接工艺参数如下：气体流量为16.5-17L/min，焊接电压为26-27V，焊接电流为205-215A，送丝速度为11.5-12m/min，焊接速度为0.75-0.8m/min。
本发明采用常规制备工艺制得。
本发明中通过加入并控制Mg、Be、Si的含量，提高本发明铝合金焊丝的铸造性与焊接性，施焊后改善因Cu的加入导致熔敷金属耐腐蚀性下降，改善因Mg的加入导致焊接接头脆性下降，提高焊接接头的抗拉强度和屈服强度；通过加入并控制Mn、Cr、Ti的含量，在焊缝中形成Al6Mn相、Al7Cr相和Al3Ti相，弥散分布在焊缝晶粒中，起到弥散强化效果，为α-Al基体结晶过程中非均质形核提供核心，促进晶粒细化，起到细晶强化效果，提高再结晶温度，阻碍再结晶晶粒的长大，使焊缝组织最为细小，对焊缝晶粒组织的细化效果最好，同时避免Cr与其他合金元素形成粗大的金属间化合物，从而影响本发明铝合金焊丝的加工成型性及断裂韧性，Mn、Cr、Ti配合作用，有效改善熔敷金属中强化相与二次相的析出大小与分布，熔敷金属组织致密，成型好，提高焊接接头抗拉强度、屈服强度、韧性、抗应力腐蚀及与抗开裂性；通过加入并控制Sr、Ce、Eu、Y的含量，其中Ce、Eu、Y配合，脱氢效果好，减少出现氢气孔与开裂现象，提高铝合金焊丝的焊接性能，焊接时电弧稳定性好，飞溅小，焊缝成型美观，脱渣性能好，与Sr配合，变质效果显著，有效改善熔敷金属中夹杂物及析出相的形态和分布，净化焊缝组织，施焊后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，提高熔敷金属的位错密度及组织密度，α-Al枝晶和共晶硅相细化明显，提高焊接接头的抗拉强度、屈服强度、抗冲击性和耐低温性，同时改善焊接接头的抗疲劳性、抗应力腐蚀与抗开裂性。本发明提出的一种高韧性抗开裂铝合金焊丝，其配方合理，电弧稳定性好，焊缝成型美观，强度高、耐低温性与抗抗冲击性好，与母材结合强度大且性能稳定。
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
本发明提出的一种高韧性抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg：1％、Be：0.2％、Si：0.25％、Mn：0.12％、Cr：0.1％、Cu：0.4％、Ti：0.2％、Sr：0.04％、Mo：0.2％、W：0.6％、V：0.4％、Nb：0.15％、Zr：0.1％、Nd：0.15％、Sc：0.02％、Ce：0.08％、Eu：0.01％、Y：0.1％，其余为Al及不可避免的杂质。
实施例2
本发明提出的一种高韧性抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg：1.5％、Be：0.1％、Si：0.45％、Mn：0.05％、Cr：0.2％、Cu：0.25％、Ti：0.3％、Sr：0.01％、Mo：0.8％、W：0.2％、V：0.4％、Nb：0.15％、Zr：0.1％、Nd：0.15％、Sc：0.02％、Ce：0.08％、Eu：0.01％、Y：0.1％，其余为Al及不可避免的杂质。
实施例3
本发明提出的一种高韧性抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg：1.25％、Be：0.16％、Si：0.35％、Mn：0.08％、Cr：0.14％、Cu：0.33％、Ti：0.26％、Sr：0.025％、Mo：0.5％、W：0.4％、V：0.55％、Nb：0.11％、Zr：0.15％、Nd：0.12％、Sc：0.04％、Ce：0.05％、Eu：0.03％、Y：0.06％，其余为Al及不可避免的杂质。
实施例4
本发明提出的一种高韧性抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg：1.1％、Be：0.17％、Si：0.3％、Mn：0.1％、Cr：0.13％、Cu：0.35％、Ti：0.22％、Sr：0.03％、Mo：0.4％、W：0.5％、V：0.5％、Nb：0.13％、Zr：0.13％、Nd：0.14％、Sc：0.03％、Ce：0.06％、Eu：0.02％、Y：0.08％，其余为Al及不可避免的杂质。
实施例5
本发明提出的一种高韧性抗开裂铝合金焊丝，其按质量分数包括以下组分：Mg：1.4％、Be：0.13％、Si：0.4％、Mn：0.07％、Cr：0.17％、Cu：0.3％、Ti：0.28％、Sr：0.02％、Mo：0.6％、W：0.3％、V：0.6％、Nb：0.1％、Zr：0.17％、Nd：0.12％、Sc：0.05％、Ce：0.04％、Eu：0.04％、Y：0.06％，其余为Al及不可避免的杂质。
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)

1.一种高韧性抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，其按质量分数包括以下组分：Mg：1-1.5％、Be：0.1-0.2％、Si：0.25-0.45％、Mn：0.05-0.12％、Cr：0.1-0.2％、Cu：0.25-0.4％、Ti：0.2-0.3％、Sr：0.01-0.04％、Mo：0.2-0.8％、W：0.2-0.6％、V：0.4-0.7％、Nb：0.08-0.15％、Zr：0.1-0.2％、Nd：0.1-0.15％、Sc：0.02-0.06％、Ce：0.02-0.08％、Eu：0.01-0.05％、Y：0.04-0.1％，其余为Al及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述高韧性抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，其按质量分数包括以下组分：Mg：1.1-1.4％、Be：0.13-0.17％、Si：0.3-0.4％、Mn：0.07-0.1％、Cr：0.13-0.17％、Cu：0.3-0.35％、Ti：0.22-0.28％、Sr：0.02-0.03％、Mo：0.4-0.6％、W：0.3-0.5％、V：0.5-0.6％、Nb：0.1-0.13％、Zr：0.13-0.17％、Nd：0.12-0.14％、Sc：0.03-0.05％、Ce：0.04-0.06％、Eu：0.02-0.04％、Y：0.06-0.08％，其余为Al及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述高韧性抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，Mn、Cr、Ti在药芯中的质量百分数满足以下关系式：0.32％≤Mn+Cr+0.5×Ti≤0.4％。
4.根据权利要求1或2所述高韧性抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，Sr、Ce、Eu、Y在药芯中的质量百分数满足以下关系式：0.14％≤Ce+Eu+Y≤0.2％。
5.根据权利要求1或2所述高韧性抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，焊接工艺参数如下：气体流量为16-17.5L/min，焊接电压为25-28V，焊接电流为200-220A，送丝速度为11-12.5m/min，焊接速度为0.7-0.85m/min。
6.根据权利要求5所述高韧性抗开裂铝合金焊丝，其特征在于，焊接工艺参数如下：气体流量为16.5-17L/min，焊接电压为26-27V，焊接电流为205-215A，送丝速度为11.5-12m/min，焊接速度为0.75-0.8m/min。
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