CN110885944B - 一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝，按质量百分比计：锰Mn：0.3‑0.5％，铜Cu：4.6‑5.3％，钛Ti：0.15‑0.35％，硼B：0.0005‑0.006％，钒V：0.05‑0.3％，锆Zr：0.05‑0.2％，锡Sn：0.05‑0.2％，铁Fe：≤0.15％，硅Si：≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。本发明所述焊丝，在生产及使用过程中无有毒性烟尘产生，增材成形堆积体组织均匀，具有高强韧的力学性能且横纵向均匀，表面无有毒性的金属氧化物。

Description

一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝
技术领域
本发明属于金属材料领域，具体涉及一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝。
背景技术
Al-Cu合金具有较好的比强度和良好的韧性，在军工及航空航天领域获得越广泛应用。目前已发展出多个牌号的高强Al-Cu合金，例如2319,2519,2024,ZL204A,ZL205A等。形变铝铜合金在拼焊过程中难以做到等强匹配，铸造铝铜合金又存在结晶温度范围宽，铸造性能不好，不易实现顺序凝固，壁厚敏感性大，易产生疏松、热裂、氧化夹渣等铸造缺陷。这些问题都限制了Al-Cu合金的应用范围。英国克兰菲尔德大学运用丝材增材制造的工艺制备Al-Cu合金结构件，取得了较大进展。例如顾江龙博士在《CMT工艺增材制造Al-Cu-(Mg)合金的组织与性能的研究》论文中，阐述了丝材增材制造铝铜合金的组织与性能。
以目前传统的铝铜合金焊丝进行丝材增材制造，例如2319,2519等堆积体在横纵向的力学性能上有差异。而像ZL204A和ZL205A等铸造铝合金，由于含有蒸气压较低的合金元素Cd，打印过程中烧损严重，且堆积体表面附着一层Cd的氧化物，该物质具有毒性，故该合金不能用于丝材增材制造工艺。目前适合丝材增材制造的高强韧铝合金焊丝还未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝，本发明所述焊丝，在生产及使用过程中无有毒性烟尘产生，增材成形堆积体组织均匀，具有高强韧的力学性能且横纵向均匀，表面无有毒性的金属氧化物。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.3-0.5％，铜Cu：4.6-5.3％，钛Ti：0.15-0.35％，硼B：0.0005-0.006％，钒V：0.05-0.3％，锆Zr：0.05-0.2％，锡Sn：0.05-0.2％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。
在一种优选的实施方式中，一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.3-0.5％，铜Cu：4.6-5.3％，钛Ti：0.15-0.35％，硼B：0.0005-0.006％，钒V：0.05-0.2％，锆Zr：0.05-0.2％，锡Sn：0.05-0.15％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。
在一种优选的实施方式中，一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.35-0.45％，铜Cu：5.0-5.3％，钛Ti：0.15-0.35％，硼B：0.0005-0.006％，钒V：0.05-0.15％，锆Zr：0.05-0.2％，锡Sn：0.05-0.1％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.02％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。
本发明所述的焊丝按照专利<<一种新型实心焊丝的加工制造方法>>(专利号:CN103286481B)所述的制备方法制备而成。
本发明所述的单个杂质元素是指除了所列元素之外的其他的元素。
本发明还提供本发明所述焊丝在军工或航空航天领域中的应用。
本发明还提供本发明所述焊丝在丝材增材制造中的应用。
本发明所述的铝铜合金焊丝中，Cu元素是基本强化元素，与Al形成θ相起固溶强化和弥散强化作用。Mn与Al、Cu反应形成T相，固溶处理时呈弥散质点析出，可提高室温和高温强度。合金中添加少量Ti和Zr，与Al生成Al3Ti和Al3Zr相，Al3Ti和Al3Zr的弥散质点可作为α相的结晶核心，使α(Al)的晶粒细化。V可以降低铝铜合金的热裂纹敏感性。Sn作用是在时效时促进强化相的析出与弥散分布，提高铝铜合金的力学性能。金属元素Sn、In和Ag在铝铜合金基体中，与空位的结合能力强，且溶解度小，扩散率高，能够促进铝铜合金的析出强化，且和有毒性的Cd和具有轻微放射性的In不同，Sn没有毒性，满足生产安全的要求。
本发明的有益效果是：本发明所述的铝铜合金焊丝，焊丝晶粒细小，组织均匀，适用于丝材增材制造。在熔炼和丝材增材生产过程中没有有毒性烟尘的产生，元素的烧损率低，在丝材增材制造过程中，堆积体表面无有毒的金属氧化物。增材成形堆积体热处理后，组织晶粒细小，强化相分布均匀，性能稳定，T6热处理后力学性能可以达到：抗拉强度：493MPa，屈服强度：434MPa，延伸率：10.5％，且横纵向均匀。目前该合金是适合丝材增材制造的最优高强韧铝合金材料。
附图说明
图1为焊丝的微观组织；
图2为堆积体(直接堆积态)的微观组织；
图3为堆积体(T6)态的微观组织。
具体实施方法
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于本实施例，本发明所述的方法若无特别说明，则为本领域常规方法，所用材料，若无特别说明，则为常规购买。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
实施例1
本发明一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝，合金成分按质量百分比计，为：锰Mn：0.41，铜Cu：5.12，钛Ti：0.21，硼B：0.0035，钒V：0.12，锆Zr：0.13，锡Sn：0.1，铁Fe：0.11，硅Si:0.042，镁Mg：0.0025，锌Zn：0.016，余量为铝Al。
本发明所述的焊丝按照专利《一种新型实心焊丝的加工制造方法》(专利号:CN103286481B)所述的制备方法制得，在熔炼和生产过程中没有有毒性烟尘的产生，元素的烧损率低。本实施例制得的铝铜合金焊丝的抗拉强度为305Mpa，延伸率为5％。
本实施例制得的铝铜合金焊丝晶粒细小，组织均匀，如图1所示，该内部组织保证了减径加工过程的顺畅，焊丝成品率达到95％。根据合金组织的遗传效应，保证了增材产品良好的内部组织。
以实施例1所制备的焊丝作为原材料，在室温下，用CMT的焊接工艺进行堆积。堆积体表面光亮，内部组织晶粒尺寸为40μm，大小均匀，强化相在晶界上均匀弥散分布如图2所示。T6热处理后堆积体的微观组织如图3所示,具有高强韧的力学性能，如表1所示，优于现有增材成形铝铜合金的性能，而且横纵向力学性能均匀，此外，在整个堆积过程中，因没有毒性物质因此可以完全实现安全生产。
虽然在本实施例通过特定配比描述和阐明本发明，然而其目的并不在于限制所述细节，本发明可以在专利要求范围内有各种修改和变更，并不偏离发明精神。
表1堆积体力学性能
Figure BDA0002199893620000041

Claims (5)

1.一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰 Mn：0.3-0.5%，铜 Cu：4.6-5.3%，钛 Ti ：0.15-0.35%，硼 B：0.0005-0.006%，钒 V：0.05-0.3%，锆 Zr：0.05-0.2%，锡 Sn：0.05-0.2%，铁 Fe：≤0.15%，硅 Si:≤0.06%，镁 Mg：≤0.05%，锌 Zn：≤0.1%，其他单个杂质元素：≤0.05%，其他杂质元素合计：≤0.15%，余量为铝Al。
2.根据权利要求1所述的铝铜合金焊丝，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰 Mn：0.3-0.5%，铜 Cu：4.6-5.3%，钛 Ti ：0.15-0.35%，硼 B：0.0005-0.006%，钒 V：0.05-0.2%，锆 Zr：0.05-0.2%，锡 Sn：0.05-0.15%，铁 Fe：≤0.15%，硅 Si:≤0.06%，镁 Mg：≤0.05%，锌Zn：≤0.1%，其他单个杂质元素：≤0.05%，其他杂质元素合计：≤0.15%，余量为铝Al。
3.根据权利要求1所述的铝铜合金焊丝，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰 Mn：0.35-0.45%，铜 Cu：5.0-5.3%，钛 Ti ：0.15-0.35%，硼 B：0.0005-0.006%，钒 V：0.05-0.15%，锆 Zr：0.05-0.2%，锡 Sn：0.05-0.1%，铁 Fe：≤0.15%，硅 Si: ≤0.06%，镁 Mg：≤0.02%，锌 Zn：≤0.1%，其他单个杂质元素：≤0.05%，其他杂质元素合计：≤0.15%，余量为铝Al。
4.权利要求1～3任一项所述的铝铜合金焊丝在军工或航空航天领域中的应用。
5.权利要求1～3任一项所述的铝铜合金焊丝在丝材增材制造中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111203672B (zh) * 2020-02-20 2021-09-24 抚顺东工冶金材料技术有限公司 一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝
US20220170138A1 (en) * 2020-12-02 2022-06-02 GM Global Technology Operations LLC Aluminum alloy for casting and additive manufacturing of engine components for high temperature applications
CN112518170A (zh) * 2020-12-10 2021-03-19 首都航天机械有限公司 一种增材制造用Al-Cu合金丝及其制备方法和应用
CN114083173A (zh) * 2021-11-17 2022-02-25 燕山大学 一种增材制造用的铝合金丝材及其应用
CN114892053B (zh) * 2022-04-18 2023-07-21 中国兵器科学研究院宁波分院 一种用于增材制造的高强韧铝铜镁合金及其产品的热处理方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB618700A (en) * 1946-11-09 1949-02-25 Tennyson Fraser Bradbury A new aluminium base alloy
GB869444A (en) * 1958-01-13 1961-05-31 Aluminum Co Of America Aluminium base alloy
JPS5428216A (en) * 1977-08-04 1979-03-02 Kobe Steel Ltd High tensile aluminum alloy with superior workability
CN102002617A (zh) * 2010-12-10 2011-04-06 河北立中有色金属集团有限公司 汽车用铸造铝合金及其制备方法
CN103286481B (zh) * 2013-05-21 2015-10-21 抚顺东工冶金材料技术有限公司 一种新型实心焊丝的加工制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB618700A (en) * 1946-11-09 1949-02-25 Tennyson Fraser Bradbury A new aluminium base alloy
GB869444A (en) * 1958-01-13 1961-05-31 Aluminum Co Of America Aluminium base alloy
JPS5428216A (en) * 1977-08-04 1979-03-02 Kobe Steel Ltd High tensile aluminum alloy with superior workability
CN102002617A (zh) * 2010-12-10 2011-04-06 河北立中有色金属集团有限公司 汽车用铸造铝合金及其制备方法
CN103286481B (zh) * 2013-05-21 2015-10-21 抚顺东工冶金材料技术有限公司 一种新型实心焊丝的加工制造方法

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