CN109158736A - 一种碳纳米管增强铝/镁合金厚板焊接接头的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳纳米管增强铝/镁合金厚板焊接接头的方法，属于材料加工中的焊接工艺技术领域。使用纯铝外皮包裹碳纳米管和复合活性焊剂组成的混合粉料制成一种新型活性焊丝进行铝合金或镁合金厚板焊接。混合粉料的成份质量百分比为：CNT：0.1％～2.3％，CaF2：8～13％，ZnCl2：10～15％，CaCl2：10～25％，SiO2：20～25％，TiO2：20～30％，Te：10～15％。利用本方法进行焊接时，不仅能够有效增大焊接熔深，进行铝/镁合金厚板焊接，而且能够将碳纳米管送入熔池内部，在焊接凝固过程中起到细晶强化和位错强化的作用，大幅改善焊接接头力学性能。

Description

一种碳纳米管增强铝/镁合金厚板焊接接头的方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种碳纳米管增强铝/镁合金厚板焊接接头的方法。
背景技术
铝合金具有密度低、机械轻度高，塑性好易于加工成形等优点，在金属使用中仅次于钢，在汽车制造、造船制造、航空航天、国防工业、以及压力容器等领域得到了广泛应用。镁合金则是目前最轻的金属结构材料，拥有“21世纪绿色工程材料”的美誉，具有密度小、比强度高等优点，在航空航天、汽车电子等领域应用广泛。铝合金和镁合金的焊接技术是目前国家重点发展的基础技术，也是各国材料工作者研究的重点课题。
铝合金和镁合金在工程应用中除涉及薄板焊接，很多情况下还需进行厚板的焊接。氩弧焊是目前进行铝合金和镁合金焊接最常用的方法，但由于其能量密度较低，难以进行厚板焊接。利用氩弧活性焊接技术，在铝合金或镁合金板材表面涂覆卤化物、氧化物等活性焊剂，进行铝合金或镁合金板材活性焊接，可大幅增大熔深、避免开坡口、减少焊接道次，减少了工件热输入和热变形，是一种进行铝/镁合金厚板焊接的有效方法。
目前，进行活性剂焊接时主要是在焊接前，将活性剂涂覆在待焊板材上，再进行焊接。如此则不可避免的出现了两个问题：一是因为板材表面活性剂的阻碍，使得送入的焊丝熔滴难以进入熔池，造成焊缝成形质量差；二是活性焊剂虽有效增加了熔深，但使用活性焊剂焊接的焊缝微观组织比未使用活性焊剂的明显粗大，焊接接头力学性能下降严重。
碳纳米管是一种强化合金性能的新兴材料，其密度一般为1～2g/cm3，是钢的1/5，但其强度却是钢的10～100倍，其模量可达1TPa，约为钢的5倍。其弹性应变约为5％，最高可达12％，约为钢的60倍。碳纳米管无论是强度还是韧性，都远远优于其他纤维材料。与其他增强相材料相比，它还具有大的长径比，更高的强度、韧性和弹性模量，而且高温性能稳定，不易与金属基体反应形成脆性界面等一系列优点，因此被称为改善基体材料机械性能最理想的增强材料。目前有公开碳纳米管可以增强铝/镁合金复合材料的力学性能。但是尚无将碳纳米管应用于铝/镁合金厚板焊接接头来解决活性剂焊接时存在的焊接接头力学性能下降的问题。
发明内容
针对目前铝合金和镁合金活性焊接技术存在的技术问题，本发明的目的在于公开一种碳纳米管增强铝/镁合金厚板焊接接头的方法。首先，本发明在大量实验基础上，获得最佳的复合活性焊剂各组份以及最佳配比的碳纳米管与复合活性焊剂各组份的混合粉料，在焊接时，该混合粉料不仅能提高复合活性焊剂有效增加熔深的效果，而且与直接在待焊板材表面直接涂覆活性焊剂的方法相比，能够实现焊缝的完美成形。其次，通过混合粉料制备成的新型结构的活性焊丝，能够将碳纳米管直接送入熔池内部，不仅最大程度的发挥了碳纳米管管大幅细化晶粒的效果，还使得焊接接头最终凝固形成碳纳米管增强铝/镁基复合材料，大幅提升了焊接接头的力学性能。本发明对于拓展铝合金和镁合金的工程应用具有重要的意义。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的第一个方面，提供一种增强铝/镁合金厚板焊接接头的混合粉料，该混合粉料由碳纳米管和复合活性焊剂组成，所述混合粉料的成份质量百分比为：CNT：0.1％～2.3％，CaF2：8～13％，ZnCl2：10～15％，CaCl2：10～25％，SiO2：20～25％，TiO2：20～30％，Te：10～15％。
优选地，所述混合粉料的成份质量百分比为：CNT：0.5％～1.8％，CaF2：9.5～12％，ZnCl2：12.5～15％，CaCl2：12～20％，SiO2：21.5～24.5％，TiO2：22～28％，Te：11.4～14.5％。
优选地，所述混合粉料的成份质量百分比为：CNT：0.9％～1.1％，CaF2：10.3～11.3％，ZnCl2：13.5～14.5％，CaCl2：13.6～14.7％，SiO2：22.3～23.4％，TiO2：23.8～24.7％，Te：12.4～13.5％。
本发明的第二个方面，提供上述混合粉料在增强铝/镁合金厚板焊接过程中的应用。
本发明的第三个方面，提供一种增强铝/镁合金厚板焊接的焊丝。
本发明的一个实施例中，公开了一种增强铝合金厚板焊接的接头焊丝，所述焊丝由纯铝外壳材料包裹上述混合粉料制成的新型活性焊丝。
本发明的一个实施例中，公开了一种增强镁合金厚板焊接的接头焊丝，所述焊丝从内到外为镁合金内芯、上述混合粉料和外壳三层结构组成，其中镁合金内芯材料根据所焊材料确定，外壳材料是纯铝外壳材料。
优选地，所述内芯材料根据所焊材料确定，譬如焊接AZ31镁合金板材，内芯适合采用AZ31丝材做内芯，焊接AM30镁合金板材，内芯适合采用AM30丝材做内芯。
优选地，所述混合粉料占焊丝总质量的比例为11％～17％；
优选地，所述混合粉料尺寸为80～100目。
优选地，所述内芯的直径为0.8～1.8mm，优选为0.8mm。
优选地，所述焊丝的直径为1.6～3.5mm。
优选地，所述混合粉料的制备方法是利用球磨法将碳纳米管和复合活性焊剂一起进行球磨，使碳纳米管在复合活性焊剂中均匀分散。
进一步优选地，所述混合粉料尺寸为80～100目。
本发明的第四个方面，提供了上述焊丝在增强铝/镁合金厚板焊接过程中的应用。
本发明的有益效果
本发明的有益效果在于，针对利用活性焊剂进行铝/镁合金焊接时，虽能够有效增大熔深，但焊缝成形性差，焊接微观组织明显粗大，焊接接头力学性能下降严重的问题，而创造性的开发出一种碳纳米管增强铝/镁合金厚板焊接接头的方法。利用该方法进行铝/镁合金焊接，不仅能够起到有效增大熔深的作用，且能够将碳纳米管直接送入熔池内部，有效改善焊接组织，并使焊接接头形成碳纳米管增强铝/镁基复合材料，提高焊接接头的力学性能。
其中，若进行镁合金焊接，需加入镁合金丝材作为内芯，主要用来补充镁合金焊接过程发生的烧损、蒸发及焊缝下榻等，保证焊缝的成形质量。在焊丝中加入所配置的复合活性焊接，通过调整粉料配比，可有效改善增大熔深，提高其力学性能。碳纳米管则在铝/镁合金焊接接头中起到细晶强化和位错强化的作用，大幅提升了铝/镁焊接接头的力学性能。纯铝带材用作外层包壳材料，用来保证焊丝良好的成形性及送丝能力。
碳纳米管及复合活性焊剂各组份在铝/镁合金活性焊接中主要起到以下作用：
(1)碳纳米管在铝/镁合金焊接接头中，会起到细晶强化和位错强化的作用，大幅提升铝/镁合金焊接接头的力学性能。首先，在焊缝凝固过程中，碳纳米管会作为初生结晶的异质晶核，使得初生相在碳纳米管上形核，促进结晶，起到提高形核率和细化晶粒的作用。其次，由于铝/镁合金基体的热膨胀系数比碳纳米管大得多，会引起热错配应力，进而在碳纳米管周围形成高密度位错区，这些高密度位错缠结在一起阻碍了滑移的进行，起到了位错强化的作用，提高了铝/镁合金焊接接头的力学性能。
(2)在复合活性焊剂中，氟化物CaF2不仅可以有效增加熔深，还可与熔池发生冶金反应，有效减少氢气孔，起到增加熔深和减少气孔率的双重作用，但CaF2量不易过多，否则易引起焊缝开裂，影响焊缝成形性；
(3)氯化物ZnCl2热稳定性较差，其沸点低于镁合金，在焊接过程中几乎可以完全蒸发进入电弧中，对电弧导电通道产生显著影响，有效增大了熔深；CaCl2能够在电弧高温下形成蒸发后以原子形态包围在电弧外围，最终造成电弧收缩，热量集中，从而有效增加熔深。
(4)氧化物SiO2在焊接过程中能够造成电弧等离子体收缩、阳极半点收缩，并使得表面张力温度梯度由负正，从而有效增加熔深；TiO2沸点较高、热稳定好，很难进入电弧，对电弧收缩作用不明显，但当温度提高至420℃时，其电导率可急剧增加了107倍，此外它在焊接过程中还能造成表面张力温度系数发生变化，温度梯度由负正，从而增加熔深；
(4)单质Te具有较高的电子亲和能，使得电弧中心等离子区收缩，热输入增加，显著增加熔深。此外，不同于卤化物、氧化物活性剂，单质Te与作为活性剂在焊接过程中，除可显著增加熔深外，还能一定的细化焊缝晶粒组织的作用，改善焊接接头质量。
本发明实施方案简单，无需添加任何附属焊接装置，可通过根据不同的合金牌号适度调整混合粉料成份配比，克服铝/镁合金焊接过程出现的多种技术问题，在不开坡口的前提下显著增加了熔深，同时还大幅提升了铝/镁合金焊接接头的力学性能，对于扩大铝/镁合金的工程应用具有重要的意义。
附图说明
图1是利用碳纳米管增强铝/镁合金厚板焊接接头的方法进行板材焊接的示意图；图1中附图标记分别表示：1-焊接机器人、2-防变形垫板、3-焊炬、4-待焊板材、5-打磨区域、6-焊丝、7-外壳、8-混合粉料。
图2是实施例1利用新型铝合金活性焊丝对6061铝合金板材进行焊接后的焊缝宏观形貌图。
图3是实施例1利用新型的镁合金药芯焊丝对AZ31镁合金板材进行焊接后的焊缝宏观形貌图。
图4a为实施例2焊接后的焊缝组织微观图。
图4b为对比例1焊接后的焊缝组织微观图。
图5为对比例2焊接后的焊缝组织微观图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在活性焊剂进行铝/镁合金厚板焊接时，存在虽能够有效增大熔深，但焊缝成形性差，焊接微观组织明显粗大，焊接接头力学性能下降严重的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种增强镁合金厚板焊接的接头的方法。
本申请的一种典型实施方式，提供一种增强铝/镁合金厚板焊接接头的混合粉料，该混合粉料由碳纳米管和复合活性焊剂组成，所述混合粉料的成份质量百分比为：CNT：0.1％～2.3％，CaF2：8～13％，ZnCl2：10～15％，CaCl2：10～25％，SiO2：20～25％，TiO2：20～30％，Te：10～15％；混合粉料占焊丝总质量的比例为11％～17％。
优选地，所述混合粉料的成份质量百分比为：CNT：0.5％～1.8％，CaF2：9.5～12％，ZnCl2：12.5～15％，CaCl2：12～20％，SiO2：21.5～24.5％，TiO2：22～28％，Te：11.4～14.5％；混合粉料占焊丝总质量的比例为11％～17％。
优选地，所述混合粉料的成份质量百分比为：CNT：0.9％～1.1％，CaF2：10.3～11.3％，ZnCl2：13.5～14.5％，CaCl2：13.6～14.7％，SiO2：22.3～23.4％，TiO2：23.8～24.7％，Te：12.4～13.5％；混合粉料占焊丝总质量的比例为11％～17％。大量试验表明，上述原料及配比组成的混合粉料使得焊接效果较佳。
本申请的另一种实施方式，提供上述混合粉料在增强铝/镁合金厚板焊接过程中的应用。
本申请的第三种实施方式，提供一种增强铝/镁合金厚板焊接的焊丝。
其中一个实施例中，公开了一种增强铝合金厚板焊接的接头焊丝，所述焊丝由纯铝外壳材料包裹上述混合粉料制成的新型活性焊丝。
其中一个实施例中，公开了一种增强镁合金厚板焊接的接头焊丝，所述焊丝从内到外为镁合金内芯、上述混合粉料和外壳三层结构组成，其中镁合金内芯材料根据所焊材料确定，外壳材料是纯铝外壳材料。由于镁合金自身塑性所限无法最为外皮材料，因此本发明设计为三层结构，其中镁合金内芯为弥补镁合金焊接过程发生的烧损、蒸发等损失，还需在焊丝内部植入相应牌号的镁合金丝材，从而保证焊缝成形质量；本发明公开的混合粉料不仅能提高复合活性焊剂有效增加熔深，而且与直接在待焊板材表面直接涂覆活性焊剂的方法相比，能够实现焊缝的完美成形；外壳材料用来保证焊丝良好的成形性及送丝能力。
优选地，所述内芯材料根据所焊材料确定，譬如焊接AZ31镁合金板材，内芯适合采用AZ31丝材做内芯，焊接AM30镁合金板材，内芯适合采用AM30丝材做内芯。
优选地，所述混合粉料占焊丝总质量的比例为11％～17％；混合粉料占焊丝的比例在11％～17％，即可保证对焊接过程Mg合金组织有效改善，增强焊接接头性能。比例过小则不能起到足够的改善作用，比例过大则挤占铝外壳和镁内芯空间，不能保证焊接接头外观成形性、焊丝的刚度和送丝能力。
优选地，所述混合粉料尺寸为80～100目，小于80目则颗粒尺寸过大，颗粒均匀性也较差，可能会造成药芯粉料混合不均匀，大于100目，不仅增加制备成本和时间，而且对改善焊接接头的性能没有明显的影响，综合考虑，将述混合粉料的尺寸现在上述范围内。
优选地，所述内芯的直径为0.8～1.8mm。填充内芯直径的大小会最终影响药芯焊丝的直径，形成1.6～3.5mm的药芯焊丝，该尺寸范围的药芯焊丝能够满足大部分工程需求。
优选地，所述焊丝的直径为1.6～3.5mm。
优选地，所述混合粉料的制备方法，包括，利用球磨法将碳纳米管和复合活性焊剂一起进行球磨，使碳纳米管在复合活性焊剂中均匀分散。
优选地，所述混合粉料尺寸为80～100目。
本申请的第四种实施方式，提供了上述焊丝在增强铝/镁合金厚板焊接过程中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
所述焊接工艺及参数可在下列参数中选取或者本领域技术人员根据自己的需求进行指定。
焊接电流为230～250A，电弧长度为2-3mm，待焊板材正面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量14～16L/min，背面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量18～20L/min，焊枪为与板材成80～85°夹角，焊接速度40～65cm/min，送丝嘴倾斜20～30°，自动送丝速度40～80cm/min。
实施例1
对6061铝合金轧制板材进行氩弧对焊(焊接示意图如图1所示)：
(1)6061铝合金轧制板材厚度均为7mm，尺寸均为70×130mm；
(2)焊前对用砂纸、钢刷机械方法去除待焊板材表面氧化层，再用丙酮清理板材表面以去除各种杂质；
(3)所用碳纳米管增强的活性焊丝直径2.0mm，外壳材料用纯铝，没有植入内芯。碳纳米管和复合活性焊剂组成的混合粉料的成份质量百分比为：CNT：1.1％，CaF2：10.3％，ZnCl2：14.5％，CaCl2：13.6％，SiO2：22.3％，TiO2：24.7％，Te：13.5％；
(4)利用球磨法将碳纳米管和复合活性焊剂一起进行球磨，使碳纳米管在复合活性焊剂中均匀分散，混合粉料尺寸为90目。
(5)对6061铝合金板材进行氩弧焊接，(活性剂是可用于氩弧焊接的活性焊剂，使得氩弧收缩，能量密度提高，从而有效增加熔深，此前的研究都是在氩弧焊之前，将活性焊剂涂覆在待焊板材上，再进行氩弧焊接。本发明是将活性剂集成到焊丝中，免去了活性焊剂涂覆这一环节)焊接参数为：焊接电流为250A，电弧长度为2mm，待焊板材正面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量15L/min，背面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量18L/min，焊枪为与板材成80°夹角，焊接速度40cm/min，送丝嘴倾斜25°，送丝速度65cm/min。在焊接过程中，焊丝熔滴能顺利进入熔池，得到的焊缝均匀规则。在不开坡口情况下，7mm厚的6061铝合金一次性焊透，实现了一次焊接两面成形(焊缝宏观形貌如图2所示)。
(6)与填充普通铝合金焊丝进行的6061铝合金板材焊接相比，焊缝熔深约提高了1.8倍，且焊缝宽度没有明显变化。焊接接头抗拉强度达到了485MPa，延伸率达到了11.5％。
实施例2
对AZ31镁合金轧制板材进行氩弧对焊(焊接示意图如图1所示)：
(1)AZ31镁合金轧制板材厚度均为6mm，尺寸均为60×120mm；
(2)焊前对用砂纸、钢刷机械方法去除待焊板材表面氧化层，再用丙酮清理板材表面以去除各种杂质；
(3)所用碳纳米管增强的活性焊丝直径1.6mm，内部植入直径0.8mm AZ31内芯，外壳材料用纯铝。碳纳米管和复合活性焊剂组成的混合粉料的成份质量百分比为：CNT：0.9％，CaF2：11.3％，ZnCl2：13.5％，CaCl2：14.7％，SiO2：23.4％，TiO2：23.8％，Te：12.4％；
(4)利用球磨法将碳纳米管和复合活性焊剂一起进行球磨，使碳纳米管在复合活性焊剂中均匀分散，混合粉料尺寸为80目。
(5)对AZ31镁合金板材进行氩弧焊接，焊接参数为：焊接电流为230A，电弧长度为2.5mm，待焊板材正面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量14L/min，背面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量19L/min，焊枪为与板材成85°夹角，焊接速度45cm/min，送丝嘴倾斜20°，送丝速度60cm/min。在焊接过程中，焊丝熔滴能顺利进入熔池，得到的焊缝均匀规则。在不开坡口情况下，6mm厚的AZ31镁合金一次性焊透，实现了一次焊接两面成形(焊缝宏观形貌如图3所示，焊缝微观组如图4a所示)。
(6)与填充普通镁合金焊丝进行的AZ31镁合金板材焊接相比，焊缝熔深约提高了2.1倍，且焊缝宽度没有明显变化。焊接接头抗拉强度达到了297MPa，延伸率达到了13.5％。
实施例3
对5050铝合金轧制板材进行氩弧对焊(焊接示意图如图1所示)：
(1)5052铝合金轧制板材厚度均为7mm，尺寸均为70×130mm；
(2)焊前对用砂纸、钢刷机械方法去除待焊板材表面氧化层，再用丙酮清理板材表面以去除各种杂质；
(3)所用碳纳米管增强的活性焊丝直径2.0mm，外壳材料用纯铝，没有植入内芯。碳纳米管和复合活性焊剂组成的混合粉料的成份质量百分比为：CNT：2.3％，CaF2：13％，ZnCl2：15％，CaCl2：10.7％，SiO2：24％，TiO2：20％，Te：15％；
(4)利用球磨法将碳纳米管和复合活性焊剂一起进行球磨，使碳纳米管在复合活性焊剂中均匀分散，混合粉料尺寸为90目。
对5052铝合金板材进行氩弧焊接，焊接参数为：焊接电流为250A，电弧长度为2mm，待焊板材正面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量16L/min，背面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量18L/min，焊枪为与板材成80°夹角，焊接速度40cm/min，送丝嘴倾斜25°，送丝速度65cm/min。在焊接过程中，焊丝熔滴能顺利进入熔池，得到的焊缝均匀规则。在不开坡口情况下，7mm厚的5052铝合金一次性焊透，实现了一次焊接两面成形。
对比例1
与实施例2的区别在于，焊丝药芯成分为CNT：1.1％，CaF2：1.2％，ZnCl2：14.5％，CaCl2：19.6％，SiO2：22.3％，TiO2：27.8％，Te：13.5％，其余操作步骤相同。
与实施例2相比，在本对比例中，CaF2大幅降低，相应增加其他活性剂成份比例，焊后的微观组织如图4b所示，与实施例2微观组织图4a相比，焊缝微观组织明显粗化，严重影响了焊接接头质量。
对比例2
与实施例1的区别在于，焊丝药芯成分为CNT：1.1％，CaF2：23.3％，ZnCl2：10.5％，CaCl2：11.6％，SiO2：21.3％，TiO2：20.7％，Te：11.5％，其余操作步骤相同。
与对比1相比，在该实施例中，CaF2含量显著增加至23.3％，其他活性剂成份比例相应调整，此时CaF2含量组成不在本专利主张的权利范围内。焊后发现，其微观组织如图5所示，在焊缝微观组织中出现了明显的裂纹，严重影响了焊接接头质量。
实施例4
对6061铝合金轧制板材进行氩弧对焊：
(1)6061铝合金轧制板材厚度均为7mm，尺寸均为70×130mm；
(2)焊前对用砂纸、钢刷机械方法去除待焊板材表面氧化层，再用丙酮清理板材表面以去除各种杂质；
(3)所用碳纳米管增强的活性焊丝直径1.6mm，外壳材料用纯铝，内部植入直径1.8mm AZ31内芯。碳纳米管和复合活性焊剂组成的混合粉料的成份质量百分比为：CNT：0.1％，CaF2：8.0％，ZnCl2：10％，CaCl2：25％，SiO2：20.0％，TiO2：25.0％，Te：11.9％；
(4)利用球磨法将碳纳米管和复合活性焊剂一起进行球磨，使碳纳米管在复合活性焊剂中均匀分散，混合粉料尺寸为80目。
(5)对6061铝合金板材进行氩弧焊接，(活性剂是可用于氩弧焊接的活性焊剂，使得氩弧收缩，能量密度提高，从而有效增加熔深，此前的研究都是在氩弧焊之前，将活性焊剂涂覆在待焊板材上，再进行氩弧焊接。本发明是将活性剂集成到焊丝中，免去了活性焊剂涂覆这一环节)焊接参数为：焊接电流为250A，电弧长度为3mm，待焊板材正面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量15L/min，背面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量18L/min，焊枪为与板材成80°夹角，焊接速度40cm/min，送丝嘴倾斜25°，送丝速度65cm/min。在焊接过程中，焊丝熔滴能顺利进入熔池，得到的焊缝均匀规则。在不开坡口情况下，7mm厚的6061铝合金一次性焊透，实现了一次焊接两面成形(焊缝宏观形貌如图2所示)。
(6)与填充普通铝合金焊丝进行的6061铝合金板材焊接相比，焊缝熔深约提高了1.8倍，且焊缝宽度没有明显变化。焊接接头抗拉强度达到了485MPa，延伸率达到了11.5％。
实施例5
(1)对5050铝合金轧制板材进行氩弧对焊(焊接示意图如图1所示)：
(2)5052铝合金轧制板材厚度均为7mm，尺寸均为70×130mm；
(3)焊前对用砂纸、钢刷机械方法去除待焊板材表面氧化层，再用丙酮清理板材表面以去除各种杂质；
(4)所用碳纳米管增强的活性焊丝直径2.0mm，外壳材料用纯铝，没有植入内芯。碳纳米管和复合活性焊剂组成的混合粉料的成份质量百分比为：CNT：2.0％，CaF2：13％，ZnCl2：10％，CaCl2：10.0％，SiO2：25％，TiO2：30％，Te：10％；
(5)利用球磨法将碳纳米管和复合活性焊剂一起进行球磨，使碳纳米管在复合活性焊剂中均匀分散，混合粉料尺寸为100目。
(6)对5052铝合金板材进行氩弧焊接，焊接参数为：焊接电流为250A，电弧长度为2mm，待焊板材正面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量16L/min，背面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量20L/min，焊枪为与板材成80°夹角，焊接速度40cm/min，送丝嘴倾斜25°，送丝速度40cm/min。
实施例6
对AZ31镁合金轧制板材进行氩弧对焊(焊接示意图如图1所示)：
(1)AZ31镁合金轧制板材厚度均为6mm，尺寸均为60×120mm；
(2)焊前对用砂纸、钢刷机械方法去除待焊板材表面氧化层，再用丙酮清理板材表面以去除各种杂质；
(3)所用碳纳米管增强的活性焊丝直径3.5mm，内部植入直径1.5mm AZ31内芯，外壳材料用纯铝。碳纳米管和复合活性焊剂组成的混合粉料的成份质量百分比为：CNT：2％，CaF2：8％，ZnCl2：10％，CaCl2：20％，SiO2：25％，TiO2：20％，Te：15％；
(4)利用球磨法将碳纳米管和复合活性焊剂一起进行球磨，使碳纳米管在复合活性焊剂中均匀分散，混合粉料尺寸为80目。
(5)对AZ31镁合金板材进行氩弧焊接，焊接参数为：焊接电流为230A，电弧长度为2.5mm，待焊板材正面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量14L/min，背面保护气体为纯度99.9％的氩气，气体流量19L/min，焊枪为与板材成85夹角，焊接速度45cm/min，送丝嘴倾斜20°，送丝速度80cm/min。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增强铝/镁合金厚板焊接接头的混合粉料，其特征在于，该混合粉料由碳纳米管和复合活性焊剂组成，所述混合粉料的成份质量百分比为：CNT：0.1％～2.3％，CaF2：8～13％，ZnCl2：10～15％，CaCl2：10～25％，SiO2：20～25％，TiO2：20～30％，Te：10～15％。
2.根据权利要求1所述的混合粉料，其特征在于，所述混合粉料的成份质量百分比为：CNT：0.5％～1.8％，CaF2：9.5～12％，ZnCl2：12.5～15％，CaCl2：12～20％，SiO2：21.5～24.5％，TiO2：22～28％，Te：11.4～14.5％。
3.根据权利要求2所述的混合粉料，其特征在于，所述混合粉料的成份质量百分比为：CNT：0.9％～1.1％，CaF2：10.3～11.3％，ZnCl2：13.5～14.5％，CaCl2：13.6～14.7％，SiO2：22.3～23.4％，TiO2：23.8～24.7％，Te：12.4～13.5％。
4.权利要求1～3任一所述的混合粉料在增强铝/镁合金厚板焊接过程中的应用。
5.一种增强铝/镁合金厚板焊接的接头焊丝，其特征在于，所述增强铝合金厚板焊接的接头焊丝，所述焊丝由纯铝外壳材料包裹权利要求1～3所述的混合粉料制成的新型活性焊丝；所述增强镁合金厚板焊接的接头焊丝，从内到外为镁合金内芯、权利要求1～3所述的混合粉料和外壳三层结构组成，其中镁合金内芯材料根据所焊材料确定，外壳材料是纯铝外壳材料。
6.根据权利要求5所述的接头焊丝，其特征在于，所述混合粉料占焊丝总质量的比例为11％～17％；优选地，所述混合粉料尺寸为80～100目。
7.根据权利要求5所述的接头焊丝，其特征在于，所述内芯的直径为0.8～1.8mm，优选为0.8mm。
8.根据权利要求5所述的接头焊丝，其特征在于，所述焊丝的直径为1.6～3.5mm。
9.根据权利要求5所述的接头焊丝，其特征在于，所述混合粉料的制备方法是利用球磨法将碳纳米管和复合活性焊剂一起进行球磨，使碳纳米管在复合活性焊剂中均匀分散。
10.权利要求5～9任一所述的接头焊丝在增强铝/镁合金厚板焊接过程中的应用。
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