[發(fā)明專利]一種新型高鈧鋁合金焊絲

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310189529.8
• 申請(qǐng)日: 2013-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN103286471A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧惠敏;顧江龍;翟玉春;王偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué);撫順東工冶金材料技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B23K35/24
• 分類號(hào): B23K35/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接材料領(lǐng)域，具體為一種新型高鈧鋁合金焊絲。

背景技術(shù)

Al-Mg-Sc合金是新一代航天航空、核能和艦船用結(jié)構(gòu)材料，具有強(qiáng)度高，耐腐蝕性能好，焊接性能好，焊接熱裂紋敏感性低等優(yōu)點(diǎn)。人們關(guān)于含Sc的Al合金已有了一些研究。近幾十年來，在國際材料界尤其是前蘇聯(lián)進(jìn)行了大量的研發(fā)工作，已研制開發(fā)出?01575、01571、01570、01545、01535、01523、01515等含Sc的Al-Mg-Sc合金。此外，日本、美國和我國等在近年也開展了研究工作，并取得了較大進(jìn)展。如潘青林等發(fā)表的《Sc對(duì)Al-Mg合金組織與性能的影響》（材料科學(xué)與工藝[J]，1997，Vol.5，No.4，P9-13）中，報(bào)道了Sc?對(duì)不同狀態(tài)Al?-Mg合金拉伸性能、組織及晶粒的影響，并討論了Sc?在合金中的存在形式和強(qiáng)化機(jī)理。

添加微量的Sc就能顯著改善合金的力學(xué)性能，焊接性能。現(xiàn)在的報(bào)道中Al-Mg合金焊絲中添加的Sc含量一般小于0.5%，最高不超過1.0%。在發(fā)明專利《Al-Mg-Sc系焊絲》（授權(quán)公告號(hào)：CN100445019C）中公開了一種Sc含量為0.1-1.0的含Sc的Al-Mg合金焊絲，采用該合金焊絲焊接時(shí)，其焊接接頭組織細(xì)化，綜合力學(xué)性能都有一定提高。但是人們還沒有開發(fā)出將Sc作為主要添加元素的Al-Mg-Sc系焊絲，以充分發(fā)揮Sc在Al-Mg焊絲中的作用，將此類焊絲的性能最大程度的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種性能優(yōu)異的新型高鈧鋁合金焊絲。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

按質(zhì)量百分比計(jì)，一種新型高鈧鋁合金焊絲的化學(xué)成分為：鎂Mg：4.5-6.0，錳Mn：0.10-0.20，鈦Ti：0.20-0.30，鋅Zn：0.30-0.50，鉻Cr：0.10-0.20，鋯Zr：0.25-0.35，鈧Sc：1.20-1.60，鐵Fe：≤0.20，硅Si：≤0.20，銅Cu：≤0.05，鈹Be：≤0.0005，其他單個(gè)雜質(zhì)元素：≤0.1，其他雜質(zhì)元素合計(jì)：≤0.15，余量為鋁Al。

按質(zhì)量百分比計(jì)，所述高鈧鋁合金焊絲的優(yōu)選鈧Sc含量為1.4-1.5。

本發(fā)明高鈧鋁合金焊絲中Mg、Mn等元素的適量添加可以降低焊縫裂紋傾向，可提高Sc的溶解度和增加其金屬間化合物的形成，進(jìn)而提高合金強(qiáng)度；Cr、Mn元素的相互作用能增強(qiáng)焊縫的耐腐蝕性，抑制了(CrMn)Al7粗大化合物的形成，使晶粒細(xì)化；加入適量的Zn，可以析出MgZn2相和Al2Zn3Mg3相，它們的彌散強(qiáng)化作用可有效提高焊縫的強(qiáng)度，并使其耐腐蝕性能達(dá)到最佳；Ti、Sc的添加，使焊縫鑄態(tài)合金中生成初生Al3?(Sc,Ti)?顆粒，與基體完全共格,?而且錯(cuò)配度非常小，形成良好的非均質(zhì)晶核，強(qiáng)化細(xì)化作用；焊縫在冷卻過程中僅有極少量的Sc?固溶在基體中以原子態(tài)存在，析出次生Al3Sc、Al3Zr、Al3(Sc,Zr)相以大量彌散、細(xì)小的方式析出，起到彌散強(qiáng)化作用；這些相成圓球狀，與基體共格，強(qiáng)烈地釘扎位錯(cuò)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使位錯(cuò)滑移所需的切應(yīng)力大大提高，并阻止亞晶界遷移與合并，對(duì)形變組織中的亞結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定化作用，從而對(duì)合金造成了強(qiáng)烈的亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化作用，使得焊縫強(qiáng)度得以大大提高。大量的Al3(Sc,Zr)相還能改善鋁合金焊絲的電導(dǎo)性，利于引弧，送絲順暢。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明高鈧鋁合金焊絲的晶粒細(xì)化，晶粒直徑達(dá)到20μm，其電導(dǎo)性良好。使用本發(fā)明焊絲做焊接實(shí)驗(yàn)，其接頭的抗拉強(qiáng)度高，較普通Al-Mg合金焊絲提高80MPa左右；抗熱裂性好，耐腐蝕性良好。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合一則具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于本實(shí)施例。

實(shí)施例一：

本發(fā)明新型高鈧鋁合金焊絲的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為：鎂Mg：5.05，錳Mn：0.13，鈦Ti：0.25，鋅Zn：0.37，鉻Cr：0.14，鋯Zr：0.30，鈧Sc：1.41，鐵Fe：0.118，硅Si：0.147，銅Cu：0.031，鈹Be：0.0003，其他單個(gè)雜質(zhì)元素≤0.1，其他雜質(zhì)元素合計(jì)≤0.15，余量為鋁Al。本實(shí)施例的高鈧鋁合金焊絲的抗拉強(qiáng)度為512MPa，延伸率為17%。

將本實(shí)施例制得的鋁合金焊絲作為填充材料，在室溫下，用MIG焊焊接10mm厚的5083?O態(tài)板。金相觀察可知在焊縫中心及靠近融合區(qū)的位置是細(xì)小的等軸晶組織，冷卻時(shí)焊縫中析出一次Al3(Sc,?Zr)復(fù)合粒子，這種粒子與基體共格，極大地提高了焊縫的強(qiáng)度。焊接接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到345MPa，與母材相當(dāng)。