CN115958328A - 一种稀土元素增强的铝合金焊丝及其制备方法 - Google Patents
一种稀土元素增强的铝合金焊丝及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115958328A CN115958328A CN202211701402.5A CN202211701402A CN115958328A CN 115958328 A CN115958328 A CN 115958328A CN 202211701402 A CN202211701402 A CN 202211701402A CN 115958328 A CN115958328 A CN 115958328A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- percent
- aluminum
- welding wire
- aluminum alloy
- equal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 104
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 64
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 58
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- SOWHJXWFLFBSIK-UHFFFAOYSA-N aluminum beryllium Chemical compound [Be].[Al] SOWHJXWFLFBSIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 34
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 13
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 11
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 10
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 10
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 9
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 8
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- -1 aluminum-manganese Chemical compound 0.000 claims description 6
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 6
- ZGUQGPFMMTZGBQ-UHFFFAOYSA-N [Al].[Al].[Zr] Chemical compound [Al].[Al].[Zr] ZGUQGPFMMTZGBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N alumanylidynechromium Chemical compound [Al].[Cr] QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HIPVTVNIGFETDW-UHFFFAOYSA-N aluminum cerium Chemical compound [Al].[Ce] HIPVTVNIGFETDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ZWOQODLNWUDJFT-UHFFFAOYSA-N aluminum lanthanum Chemical compound [Al].[La] ZWOQODLNWUDJFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- UNQHSZOIUSRWHT-UHFFFAOYSA-N aluminum molybdenum Chemical compound [Al].[Mo] UNQHSZOIUSRWHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HIMLGVIQSDVUJQ-UHFFFAOYSA-N aluminum vanadium Chemical compound [Al].[V] HIMLGVIQSDVUJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 17
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 6
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910001008 7075 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000001192 hot extrusion Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
本发明提供一种稀土元素增强的铝合金焊丝及其制备方法，所述的铝合金焊丝化学成分包括Mg、Zn、Mn、Cr、Ti、Zr、La、Ce、Mo、V、Be、Fe≤0.1%、Si≤0.1%，余量为铝，其他单个杂质元素含量≤0.03%，其他杂质元素总含量≤0.15%。其制备方法为将各中间合金进行熔炼，完全熔化并达到工艺温度后依次加入铝铍中间合金、锌锭、镁锭使其熔化并保持工艺温度，然后对所得的铝合金熔体进行精炼、扒渣，之后进行水平连铸连拉制成圆杆，最后对圆杆进行多道次拉拔粗加工制成直径1.18~1.21mm的焊丝。本发明所制备铝合金焊丝可用于MIG焊、TIG焊等多种焊接工艺，具有焊接系数高，力学性能优秀，特别适用于7000系铝合金材料的焊接。
Description
技术领域
本发明属于铝合金焊丝技术领域，特别涉及一种稀土元素增强的铝合金焊丝及其制备方法。
背景技术
铝合金整体的焊接性能均较差，尤以7000系合金为甚。铝合金焊缝多为粗大柱状晶或枝晶组织，晶间往往存在连续的低熔点脆性共晶物，导致焊缝强度较低，甚至不足母材50%，裂纹倾向较大，耐腐蚀性能低等缺点，焊接问题制约着铝合金的应用。而铝合金焊丝是焊接必须的填充材料，是决定焊接质量的关键因素之一。目前7000系铝合金焊接通常选用5000系铝合金制成的焊丝，如ER5356、ER5183等牌号，焊丝与母材的成分差别较大，且焊丝材料本身与母材的力学性能差别亦较大，造成7000系铝合金焊缝的力学性能与母材相比降低很多，通常7000系铝合金焊缝抗拉强度仅为母材的50～60%，造成焊缝成为7000系铝合金焊接构件的薄弱区域，限制了7000系铝合金焊接构件的应用场景。且因为5000系焊丝化学成分与7000系铝合金差别较大，其焊缝存在较强的热裂纹倾向，这也限制铝7000系铝合金焊接构件的应用。
发明专利CN109955003B公开了一种含银（Ag）与稀土元素钇（Y）的铝合金焊丝材料及其制备方法。该专利采用粉末冶金的方法制备铝合金焊丝棒料，再通过挤压、拉拔、退火等工艺制成焊丝成品，但该专利所使添加的银与钇元素价格较高，且工艺成本也较高。
研究结果表明，稀土元素镧（La）、铈（Ce）在铝合金体系中可形成一类金属间化合物，如Al11La3、Al11Ce3，具有熔点高、热稳定性高等特点，这些金属间化合物在铝合金焊丝熔化和凝固过程中可作为α-Al的形核核心，促进为α-Al晶粒形核率，可细化焊缝金属的晶粒尺寸，改善焊缝区金属的组织结构，可提高焊缝的力学性能，也能够降低焊缝的热裂纹倾向。
发明内容
针对7000系铝合金材料焊接中存在焊接性能低的问题，本发明提供一种稀土元素增强的铝合金焊丝及其制备方法，通过添加适量低值稀土元素镧、铈改善焊缝性能，以达到提高7000系铝合金焊接系数的目的，并以短流程连铸连拉工艺制备焊丝圆杆坯料，较传统工艺减少了均匀化处理、热挤压等工序，有效控制焊丝制备成本。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种稀土元素增强的铝合金焊丝，其化学成分及各化学成分的质量百分数为：Mg4.0%～6.0%、Zn 0.6%～3.0%、Mn 0.3%～1.5%、Cr 0.1%～0.4%、Ti 0.05%～0.3%、Zr 0.05%～0.3%、La 0.05%～0.4%、Ce 0.05%～0.4%、Mo 0.05%～0.3%、V 0.05%～0.3%、Be 0.0001%～0.002%、Fe≤0.1%、Si≤0.1%，其他单个杂质元素含量≤0.05%，其他杂质元素总含量≤0.15%，余量为铝。
优选的，所述的稀土元素增强的铝合金焊丝其各组成元素的纯度均≥99.9%。
优选的，所述的稀土元素增强的铝合金焊丝，其化学成分及各化学成分的质量百分数为：Mg 4.5%～5.5%、Zn 0.8%～2.0%、Mn 0.6%～1.2%、Cr 0.2%～0.3%、Ti 0.1%～0.2%、Zr 0.1%～0.2%、La 0.15%～0.25%、Ce 0.15%～0.25%、Mo 0.08%～0.15%、V 0.08%～0.15%、Be 0.0001%～0.001%、Fe≤0.1%、Si≤0.1%，其他单个杂质元素含量≤0.03%，其他杂质元素总含量≤0.12%，余量为铝。
同时，本发明还提供了所述的稀土元素增强的铝合金焊丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铝锭、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝钛中间合金、铝锆中间合金、铝钼中间合金、铝钒中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金装入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为700～760℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；
（2）向熔体Ⅰ中依次加入铝铍中间合金、锌锭、镁锭进行熔炼，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；
（3）对熔体Ⅱ进行炉前成分检测，成分合格后向熔体Ⅱ通入氩气进行精炼处理，得到精炼后的熔体Ⅲ；
（4）精炼结束后扒渣，静置15～20 min，随后将熔体Ⅲ缓慢流入保温炉中进行水平连铸连拉制成直径8～10mm的圆杆，铸造出圆杆由保温炉前的收线机收集成卷，得到线材Ⅰ；
（5）将线材Ⅰ在常温下进行拉拔粗加工，期间每进行2～4次拉拔，需对线材进行一次中间退火，拉拔粗加工至线材直径为1.39～1.51mm后进行最终退火，得到线材Ⅱ；
（6）将线材Ⅱ进行剥皮与定径加工得到直径为1.18～1.21mm的线材，清洗去除表面油污并烘干表面水分后得到焊丝材料。
本发明通过合理设计铝合金焊丝成分，适量添加稀土元素镧、铈，改善7000系铝合金焊接系数较低，焊缝热裂纹倾向较高等问题，提高7000系铝合金的焊接性能。
稀土元素镧（La）、铈（Ce）在铝合金体系中可形成一类金属间化合物，如Al11La3、Al11Ce3，具有熔点高、热稳定性高等特点，这些金属间化合物在铝合金凝固过程中可作为α-Al的形核核心，促进为α-Al晶粒形核率。铝合金焊丝添加适量的镧、铈元素，经过连铸连拉、拉拔、中间退火等工艺处理后，在所制得的焊丝内部，存在大量细小的Al11La3、Al11Ce3金属间化合物，并弥散分布在焊丝内部。当其焊接时，在电弧高温作用下，焊丝材料熔化并滴入焊缝区域，与焊缝周围母材相熔合并凝固形成焊缝。因为焊接的熔化与凝固所经历的时间非常短暂，且Al11La3、Al11Ce3金属间化合物具有较高的熔点与热稳定性，仍有部分金属件化合物在焊接过程中保持固态颗粒状态，这些固态的金属间化合物在焊缝金属凝固过程中可起到α-Al晶粒的形核核心作用，提高其形核率，凝固后可明显细化焊缝区的组织。此外，当α-Al晶粒细化后，其晶粒内部因较快的凝固速度所形成的晶内偏析也能够得到一定程度的改善。通过适量添加稀土元素镧、铈所产生的晶粒细化与降低晶内偏析效果，可提高焊缝的力学性能与降低热裂纹倾向。
优选的，步骤（2）的熔炼温度为710～740℃，可以使合金中的高熔点金属元素铬、钛、锰、钼、钒，及稀土元素镧、铈充分熔化并分散至熔体各个部位，使合金熔体达到充分的均匀，同时保证镁元素较低的烧损率。
优选的，步骤（3）的精炼温度为710～740℃，精炼时间为15～30分钟，氩气为99.99%的高纯度氩气，保证熔体内部的氧化物夹杂与其他杂质能够最大限度的去除。
优选的，步骤（4）的保温炉内熔体温度设置为670～690℃，圆杆的铸造速度为250～400mm/min。
优选的，步骤（5）的中间退火与最终退火温度均设置为360～440℃，保温2.5～4小时，因添加稀土元素后材料的强度较高，故需要提高退火温度以达到软化线材与目的，有利于后续拉拔工艺的进行。
优选的，步骤（6）的剥皮加工道次为2道次，第一道次剥皮后线材直径减小0.03mm，第二道次剥皮后线材直径减小0.02mm。
与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
1.本发明的通过增加稀土元素镧、铈以增强的铝合金焊丝，稀土元素镧和铈具有细化7000系铝合金焊缝区域组织结构的作用，提高焊缝区力学性能，提高焊接系数，降低焊缝热裂纹倾向。
2.本发明采用连铸连拉工艺制备焊丝圆杆坯料，可直接进行拉拔加工处理，缩短了焊丝制备工艺流程，有利于控制焊丝成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种稀土元素增强的铝合金焊丝，其化学成分及各化学成分的质量百分数为：Mg5.1%、Zn 1.2%、Mn 0.8%、Cr 0.22%、Ti 0.11%、Zr 0.12%、La 0.21%、Ce 0.24%、Mo 0.10%、V0.13%、Be 0.0003%、Fe 0.08%、Si 0.05%，其他单个杂质元素含量≤0.03%，其他杂质元素总含量≤0.12%，余量为铝。
所述的稀土元素增强的铝合金焊丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）按化学成分配比计算各原料用量并称量；
（2）将铝锭、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝钛中间合金、铝锆中间合金、铝钼中间合金、铝钒中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金装入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为700℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；
（3）向熔体Ⅰ中依次加入铝铍中间合金、锌锭、镁锭进行熔炼，熔炼温度为710℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；
（4）对熔体Ⅱ进行炉前成分检测，成分合格后向熔体Ⅱ通入高纯氩气进行精炼处理，得到精炼后的熔体Ⅲ；精炼温度设置为710℃，精炼时间为15分钟，氩气为99.99%的高纯度氩气；
（5）精炼结束后扒渣，静置15min，随后将熔体Ⅲ缓慢流入保温炉中进行水平连铸连拉制成直径8mm的圆杆，保温炉温度保持在670℃，圆杆的铸造速度为250mm/分钟，铸造出圆杆由保温炉前的收线机收集成卷，得到线材Ⅰ；
（6）将圆杆线材Ⅰ在常温下进行拉拔粗加工，拉拔所经历的模具直径与工艺过程为：Ф6.5、Ф5.0、400℃中间退火3.5小时、Ф4.0、Ф3.5、400℃中间退火3小时、Ф3.0、Ф2.7、Ф2.4、400℃中间退火3小时、Ф2.1Ф、Ф1.95、Ф1.80、400℃中间退火3小时、Ф1.65、Ф1.51、Ф1.39、400℃最终退火2.5小时，得到Ф1.39的线材Ⅱ；
（7）将线材Ⅱ进行剥皮与定径加工得到直径为1.18~1.21mm的线材，所经历的模具直径为Ф1.27、Ф1.24（剥皮）、Ф1.22（剥皮）、Ф1.20，将线材经清洗去除表面油污并烘干表面水分后得到Ф1.20的焊丝材料。
实施例2
一种稀土元素增强的铝合金焊丝，其化学成分及各化学成分的质量百分数为：Mg4.9%、Zn 0.8%、Mn 0.6%、Cr 0.20%、Ti 0.12%、Zr 0.11%、La 0.22%、Ce 0.20%、Mo 0.11%、V0.11%、Be 0.0003%、Fe 0.08%、Si 0.05%，其他单个杂质元素含量≤0.03%，其他杂质元素总含量≤0.12%，余量为铝。
其制备方法，包括以下步骤：
（1）按化学成分配比计算各原料用量并称量；
（2）将铝锭、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝钛中间合金、铝锆中间合金、铝钼中间合金、铝钒中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金装入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为730℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；
（3）向熔体Ⅰ中依次加入铝铍中间合金、锌锭、镁锭进行熔炼，熔炼温度为720℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；
（4）对熔体Ⅱ进行炉前成分检测，成分合格后向熔体Ⅱ通入高纯氩气进行精炼处理，得到精炼后的熔体Ⅲ；精炼温度设置为720℃，精炼时间为20分钟，氩气为99.99%的高纯度氩气。
（5）精炼结束后扒渣，静置15-20 min，随后将熔体Ⅲ缓慢流入保温炉中进行水平连铸连拉制成直径9mm的圆杆，保温炉温度保持在680℃，圆杆的铸造速度为300mm/分钟，铸造出圆杆由保温炉前的收线机收集成卷，得到线材Ⅰ；
（6）将圆杆线材Ⅰ在常温下进行拉拔粗加工，拉拔所经历的模具直径与工艺过程为：Ф6.5、Ф5.0、400℃中间退火4小时、Ф4.0、Ф3.5、Ф3.0、400℃中间退火3小时、Ф2.7、Ф2.4、Ф2.1Ф、Ф1.95、400℃中间退火3小时、Ф1.80、Ф1.65、Ф1.51、Ф1.39、400℃最终退火2.5小时，得到Ф1.39的线材Ⅱ；
（7）将线材Ⅱ进行剥皮与定径加工得到直径为1.18~1.21mm的线材，所经历的模具直径为Ф1.27、Ф1.24（剥皮）、Ф1.22（剥皮）、Ф1.20，将线材经清洗去除表面油污并烘干表面水分后得到Ф1.20的焊丝材料。
实施例3
一种稀土元素增强的铝合金焊丝，其化学成分及各化学成分的质量百分数为：Mg5.3%、Zn 1.8%、Mn 1.0%、Cr 0.25%、Ti 0.15%、Zr 0.14%、La 0.24%、Ce 0.23%、Mo 0.13%、V0.09%、Be 0.0003%、Fe 0.06%、Si 0.04%，其他单个杂质元素含量≤0.03%，其他杂质元素总含量≤0.12%，余量为铝。
其制备方法，包括以下步骤：
（1）按化学成分配比计算各原料用量并称量；
（2）将铝锭、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝钛中间合金、铝锆中间合金、铝钼中间合金、铝钒中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金装入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为760℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；
（3）向熔体Ⅰ中依次加入铝铍中间合金、锌锭、镁锭进行熔炼，熔炼温度为740℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；
（4）对熔体Ⅱ进行炉前成分检测，成分合格后向熔体Ⅱ通入高纯氩气进行精炼处理，得到精炼后的熔体Ⅲ；精炼温度设置为740℃，精炼时间为30分钟，氩气为99.99%的高纯度氩气；
（5）精炼结束后扒渣，静置15-20 min，随后将熔体Ⅲ缓慢流入保温炉中进行水平连铸连拉制成直径10mm的圆杆，保温炉温度保持在690℃，圆杆的铸造速度为400mm/分钟，铸造出圆杆由保温炉前的收线机收集成卷，得到线材Ⅰ；
（6）将圆杆线材Ⅰ在常温下进行拉拔粗加工，拉拔所经历的模具直径与工艺过程为：Ф6.5、Ф5.0、420℃中间退火3小时、Ф4.0、Ф3.5、420℃中间退火3小时、Ф3.0、Ф2.7、Ф2.4、420℃中间退火3小时、Ф2.1Ф、Ф1.95、Ф1.80、Ф1.65、420℃中间退火3小时、Ф1.51、Ф1.39、400℃最终退火2.5小时，得到Ф1.39的线材Ⅱ；
（7）将线材Ⅱ进行剥皮与定径加工得到直径为1.18~1.21mm的线材，所经历的模具直径为Ф1.27、Ф1.24（剥皮）、Ф1.22（剥皮）、Ф1.20，将线材经清洗去除表面油污并烘干表面水分后得到Ф1.20的焊丝材料。
对比实施例1
采用商用SAl5356铝合金焊丝作为对比实例，该焊丝符合GBT 10858-2008标准中SAl5356牌号要求，直径为Ф1.20mm，其主要化学成分质量百分数为：Mg 5.2%、Zn 0.10%、Mn0.15%、Cr 0.20%、Cu 0.10%、Ti 0.16%、Be 0.0003%、Si 0.21%、Fe 0.30%，其他单个杂质元素含量≤0.05%，其他杂质元素总含量≤0.15%，余量为铝。
对比实施例2
采用商用SAl5083铝合金焊丝作为对比实例，该焊丝符合GBT 10858-2008标准中SAl5087牌号要求，直径为Ф1.20mm，其主要化学成分质量百分数为：Mg 4.8%、Zn 0.25%、Mn0.9%、Cr 0.20%、Cu 0.04%、Ti 0.13%、Zr 0.15%、Be 0.0003%、Si 0.20%、Fe 0.30%，其他单个杂质元素含量≤0.05%，其他杂质元素总含量≤0.15%，余量为铝。
性能测试
对上述实施例1～2制备的稀土元素增强的铝合金焊丝和对比实施例1～2进行如下测试：
1、焊接测试
使用实施例1～2制备的稀土元素增强的铝合金焊丝和对比实施例1～2用于5083、7075铝合金板材焊接，随后对焊缝进行力学性能测试，考察各焊丝焊接后焊缝的屈服强度、抗拉强度、断后延伸率。结果如表1和表2所示。
表1 5083铝合金板材焊缝力学性能
表2 7075铝合金板材焊缝力学性能
由表1、2可以看出，本发明实例1、2对5083与7075铝合金的焊接性能优于SAl5356与SAl5087。根据以上分析，可以得到：本发明的一种稀土元素增强的铝合金焊丝可提高5000系与7000系铝合金焊缝力学性能，具有较高的焊接系数。
再用实施例3对5083、7075铝合金进行焊接，得到的效果与实施例1～2得到的效果相近，说明本发明配方及方法得到一种稀土元素增强的铝合金焊丝具有良好的重现性。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种稀土元素增强的铝合金焊丝，其特征在于，其化学成分及各化学成分的质量百分数为：Mg 4.0%～6.0%、Zn 0.6%～3.0%、Mn 0.3%～1.5%、Cr 0.1%～0.4%、Ti 0.05%～0.3%、Zr 0.05%～0.3%、La 0.05%～0.4%、Ce 0.05%～0.4%、Mo 0.05%～0.3%、V 0.05%～0.3%、Be 0.0001%～0.002%、Fe≤0.1%、Si≤0.1%，其他单个杂质元素含量≤0.05%，其他杂质元素总含量≤0.15%，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的稀土元素增强的铝合金焊丝的制备方法，其特征在于：其各组成元素的纯度均≥99.9%。
3.根据权利要求2所述的稀土元素增强的铝合金焊丝，其特征在于，其化学成分及各化学成分的质量百分数为：Mg 4.5%～5.5%、Zn 0.8%～2.0%、Mn 0.6%～1.2%、Cr 0.2%～0.3%、Ti 0.1%～0.2%、Zr 0.1%～0.2%、La 0.15%～0.25%、Ce 0.15%～0.25%、Mo 0.08%～0.15%、V0.08%～0.15%、Be 0.0001%～0.001%、Fe≤0.1%、Si≤0.1%，其他单个杂质元素含量≤0.03%，其他杂质元素总含量≤0.12%，余量为铝。
4.一种如权利要求1～3任一所述的稀土元素增强的铝合金焊丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将铝锭、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝钛中间合金、铝锆中间合金、铝钼中间合金、铝钒中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金装入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为700～760℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；
（2）向熔体Ⅰ中依次加入铝铍中间合金、锌锭、镁锭进行熔炼，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；
（3）对熔体Ⅱ进行炉前成分检测，成分合格后向熔体Ⅱ通入氩气进行精炼处理，得到精炼后的熔体Ⅲ；
（4）精炼结束后扒渣，静置15～20 min，随后将熔体Ⅲ缓慢流入保温炉中进行水平连铸连拉制成直径8～10mm的圆杆，铸造出圆杆由保温炉前的收线机收集成卷，得到线材Ⅰ；
（5）将线材Ⅰ在常温下进行拉拔粗加工，期间每进行2～4次拉拔，需对线材进行一次中间退火，拉拔粗加工至线材直径为1.39～1.51mm后进行最终退火，得到线材Ⅱ；
（6）将线材Ⅱ进行剥皮与定径加工得到直径为1.18～1.21mm的线材，清洗去除表面油污并烘干表面水分后得到焊丝材料。
5.根据权利要求4所述的一种稀土元素增强的铝合金焊丝的制备方法，其特征在于：步骤（2）的熔炼温度为710～740℃。
6.根据权利要求4所述的一种稀土元素增强的铝合金焊丝的制备方法，其特征在于：步骤（3）的精炼温度为710～740℃，精炼时间为15～30分钟，氩气为99.99%的高纯度氩气。
7.根据权利要求4所述的一种稀土元素增强的铝合金焊丝的制备方法，其特征在于：步骤（4）的保温炉内熔体温度设置为670～690℃，圆杆的铸造速度为250～400mm/min。
8.根据权利要求4所述的一种稀土元素增强的铝合金焊丝的制备方法，其特征在于：步骤（5）的中间退火与最终退火温度均设置为360～440℃，保温2.5～4小时。
9.根据权利要求4所述的一种稀土元素增强的铝合金焊丝的制备方法，其特征在于：步骤（6）的剥皮加工道次为2道次，第一道次剥皮后线材直径减小0.03mm，第二道次剥皮后线材直径减小0.02mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211701402.5A CN115958328A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种稀土元素增强的铝合金焊丝及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211701402.5A CN115958328A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种稀土元素增强的铝合金焊丝及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115958328A true CN115958328A (zh) | 2023-04-14 |
Family
ID=87352446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211701402.5A Pending CN115958328A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种稀土元素增强的铝合金焊丝及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115958328A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101941122A (zh) * | 2010-09-06 | 2011-01-12 | 航天材料及工艺研究所 | 耐蚀铝镁钪合金配用焊丝及其制备方法 |
| CN103273214A (zh) * | 2013-05-17 | 2013-09-04 | 航天材料及工艺研究所 | 一种高强铝锌镁钪合金用焊丝及其制备方法 |
| CN106238954A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-12-21 | 安徽飞弧焊业股份有限公司 | 一种稀土改性铝合金焊丝及其制备方法 |
| CN107214432A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-09-29 | 安徽飞弧焊业股份有限公司 | 一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝 |
| CN107414339A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-12-01 | 安徽飞弧焊业股份有限公司 | 一种汽车油箱用铝合金焊丝及其制备方法 |
| CN110014245A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-07-16 | 哈焊所华通（常州）焊业股份有限公司 | 一种轨道交通用铝合金气保焊丝及制杆工艺 |
| CN111805085A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-10-23 | 安徽嘉誉伟丰机电科技有限公司 | 一种提高山地自行车铝合金薄板构件焊接性能的方法 |
| US20200407827A1 (en) * | 2019-06-28 | 2020-12-31 | Jiangxi University Of Science And Technology | 7000-series aluminum alloy wire for additive manufacturing and preparation method thereof |
| CN113348262A (zh) * | 2019-01-24 | 2021-09-03 | 肯联铝业技术中心 | 制造铝合金零件的方法 |
| CN115351460A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-11-18 | 江苏中天科技股份有限公司 | 一种高强度稀土铝合金焊丝及其制备方法 |
-
2022
- 2022-12-29 CN CN202211701402.5A patent/CN115958328A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101941122A (zh) * | 2010-09-06 | 2011-01-12 | 航天材料及工艺研究所 | 耐蚀铝镁钪合金配用焊丝及其制备方法 |
| CN103273214A (zh) * | 2013-05-17 | 2013-09-04 | 航天材料及工艺研究所 | 一种高强铝锌镁钪合金用焊丝及其制备方法 |
| CN106238954A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-12-21 | 安徽飞弧焊业股份有限公司 | 一种稀土改性铝合金焊丝及其制备方法 |
| CN107414339A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-12-01 | 安徽飞弧焊业股份有限公司 | 一种汽车油箱用铝合金焊丝及其制备方法 |
| CN107214432A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-09-29 | 安徽飞弧焊业股份有限公司 | 一种焊接接头用高强度抗开裂铝合金焊丝 |
| CN113348262A (zh) * | 2019-01-24 | 2021-09-03 | 肯联铝业技术中心 | 制造铝合金零件的方法 |
| CN110014245A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-07-16 | 哈焊所华通（常州）焊业股份有限公司 | 一种轨道交通用铝合金气保焊丝及制杆工艺 |
| US20200407827A1 (en) * | 2019-06-28 | 2020-12-31 | Jiangxi University Of Science And Technology | 7000-series aluminum alloy wire for additive manufacturing and preparation method thereof |
| CN111805085A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-10-23 | 安徽嘉誉伟丰机电科技有限公司 | 一种提高山地自行车铝合金薄板构件焊接性能的方法 |
| CN115351460A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-11-18 | 江苏中天科技股份有限公司 | 一种高强度稀土铝合金焊丝及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH059502B2 (zh) | ||
| CN105385906B (zh) | 一种Al‑Mg‑In系焊丝及其制备方法 | |
| CN105108372B (zh) | 一种高速列车铝合金车体焊接专用铝合金焊丝及其制备方法 | |
| CN101941122A (zh) | 耐蚀铝镁钪合金配用焊丝及其制备方法 | |
| CN112410592B (zh) | 一种铝合金焊材铸锭的制备方法 | |
| CN107486649B (zh) | 稀土镁合金焊丝材料的制备方法 | |
| CN102079019A (zh) | 多元复合微合金化Al-Mg-Sc系焊丝及其制备方法 | |
| CN112518170A (zh) | 一种增材制造用Al-Cu合金丝及其制备方法和应用 | |
| CN109988946B (zh) | 一种真空钎焊翅片材料及其制备方法 | |
| CN114231802A (zh) | 锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材及其制备方法 | |
| CN110218917B (zh) | 一种含稀土元素的合金铝棒及其制备工艺 | |
| CN117737512A (zh) | 一种可钎焊的铸造铝合金及其制备方法和应用 | |
| CN116275679A (zh) | 一种高强稀土铝合金焊丝及其制备方法 | |
| CN115958328A (zh) | 一种稀土元素增强的铝合金焊丝及其制备方法 | |
| CN109434319A (zh) | 一种铝合金用tig焊丝及其制备方法 | |
| CN101850481B (zh) | 一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝及其制备方法 | |
| CN111349829B (zh) | 一种皮材铝带的生产方法 | |
| CN111394606B (zh) | 一种金基高阻合金、合金材料及其制备方法 | |
| CN112695234A (zh) | 一种耐蚀铝合金及其制备方法 | |
| CN106695173A (zh) | 一种焊接钛‑钢复合板近钛层的焊接材料及其制备方法 | |
| CN110014246B (zh) | 一种用于焊接镁合金材料的焊丝及其制备方法 | |
| CN115476070B (zh) | 一种铝锌合金焊丝及其制备方法 | |
| US3492119A (en) | Filament reinforced metals | |
| CN114589430B (zh) | 一种Al-Mg合金焊丝及其制备方法 | |
| CN115106676B (zh) | 铝合金钎料丝材及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |