[發明專利]一種用于Al-Cu-Li系鋁鋰合金和Al-Cu系鋁合金的焊絲

在審

• 申請號: 201510725784.9
• 申請日: 2015-10-29
• 公開（公告）號: CN105345307A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 臧金鑫;劉銘;陳軍洲;李國愛;李超
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: B23K35/28
• 分類號: B23K35/28
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種焊接材料，具體涉及一種用于Al-Cu-Li系鋁鋰合金和Al-Cu系鋁合金的焊絲。

背景技術

由于較低的密度、較高的比強度和比剛度，鋁鋰合金在諸如航空航天領域獲得了人們的關注。近年來，適當降低Li含量，增加Cu含量并添加多元合金化元素發展起來的第三代Al-Cu-Li-X系合金具有優良的耐損傷性能、斷裂韌度等良好的綜合性能，其中的部分合金已在航空航天領域得到應用。為了進一步實現結構減重，用焊接方式替代鉚接已成為高性能鋁鋰合金應用中的的一個重要趨勢。由于熔焊工藝具有操作簡便、工藝可實施性以及適用性強、成本低廉等特點，已成為焊接結構的主選方法，但因其熔焊接頭強度低、疲勞壽命低、抗腐蝕性能差等因素使應用受到了限制。

為了改善第三代鋁鋰合金的熔焊性能，眾多研究者探索了添加微合金化元素的辦法來改善焊接性能。對大量的現有技術的分析表明，在Al-Cu-Li系鋁鋰合金中加入Ag和/或Sc元素可以改善熔焊性能并提高耐蝕性，有的文獻報道了以此為基礎開發的含銀2195、2198、2060等系列合金，俄羅斯開發了含Sc的1424、1441、1469等系列合金。

據報道Al-Cu-Li系合金熔焊時，多采用現有的Al-Mg系焊絲(5556、5654)或者Al-Cu系焊絲(2319、2325)，其中前者可以提高焊縫的耐蝕性及斷裂韌度，但焊縫強度及成形性較差，后者可以提高焊縫的強度及成形性能，但容易形成熱裂。在焊絲中添加適量的Sc元素則可以起到細化組織提高綜合性能的效果，CN103286471A和CN1954959A號中國專利文獻公開了Al-Mg-Sc系焊絲，經本發明人大量的研究、觀察、試驗、分析、對比發現將Sc作為主要添加元素的Al-Cu-Sc系焊絲，可以充分發揮Sc在Al-Cu焊絲中的作用，提高Al-Cu-Li系和Al-Cu系合金的熔焊性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可滿足Al-Cu-Li系鋁鋰合金和Al-Cu系鋁合金工程化焊接的Al-Cu-Sc系焊絲。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于Al-Cu-Li系鋁鋰合金和Al-Cu系鋁合金的焊絲，按質量百分比計，其化學成分組成為：Cu：5.80％，Sc：0.35～1.00％，Ti：0.15～0.35％，Zn≤0.10％，Mg≤0.05％，Si≤0.06％，Fe≤0.15％，其它雜質單個≤0.05％，總量≤0.15％，余量為Al。

所述的一種用于Al-Cu-Li系鋁鋰合金和Al-Cu系鋁合金的焊絲的第一優選方案，所述Sc的組成為0.70％。

所述的一種用于Al-Cu-Li系鋁鋰合金和Al-Cu系鋁合金的焊絲的第二優選方案，所述Ti的組成為0.15％。

所述的一種用于Al-Cu-Li系鋁鋰合金和Al-Cu系鋁合金的焊絲的第三優選方案，所述Ti的組成為0.25％。

所述的一種用于Al-Cu-Li系鋁鋰合金和Al-Cu系鋁合金的焊絲的第四優選方案，所述Ti的組成為0.35％。

與最接近的現有技術相比，本發明具有以下優異效果：

一、使用本發明提供的Al-Cu-Sc系焊絲熔化焊接Al-Cu-Li系鋁鋰合金和Al-Cu系鋁合金，焊縫組織細密，抗裂性好，接頭綜合力學性能良好。

二、本發明提供的Al-Cu-Sc系焊絲，焊接接頭街頭綜合性能明顯提高：1)鋁鋰合金焊接接頭的抗裂性明顯增強。采用2A97(Al-Cu-Li系)合金十字試樣對接頭的抗裂性試驗表明，無裂紋產生；2)焊縫組織明顯細化。2A97鋁鋰合金以及ZL205(Al-Cu系)合金的接焊縫晶粒直徑在15～25mm左右；3)抗拉強度較2319焊絲的65％至少提高15％。采用自動MIG焊接2A97以及ZL205合金，焊接接頭抗拉強度達母材的80％以上(去除焊縫余高)；4)焊接接頭的塑性和韌性提高。例如2A97及ZL205合金對接焊縫的延伸率和沖擊韌性較2319焊絲提高20％～40％。

具體實施方式

下面將結合實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。