[發明專利]一種Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接頭

在審

• 申請號: 201711229672.X
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN109837405A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 高明超
• 申請（專利權）人: 沈陽東青科技有限公司
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;B23K20/12;C22C21/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

為了改善粉末合金的硬度、耐磨性，設計了一種Al?Mg?Mn?Sc?Zr合金攪拌摩擦焊接頭。采用Al?Mg?MnSc?Zr合金板材為原料，所制得的Al?Mg?Mn?Sc?Zr合金攪拌摩擦焊接頭，其硬度、致密化程度、抗彎強度都得到大幅提升。其中，焊縫區的硬度相比母材有所降低，在焊接過程中焊縫中心受熱，部分粒子發生溶解，使得粒子形成的析出強化效果弱化。焊接接頭比母材對應力腐蝕更為敏感。攪拌摩擦焊接頭耐蝕性的排序由大到小依次為母材、熱影響區、攪拌區、熱機影響區。耐蝕性最差的是熱機影響區，其次是攪拌區。本發明能夠為制備高性能的Al?Mg?Mn?Sc?Zr合金攪拌摩擦焊接頭提供一種新的生產工藝。

所屬技術領域

本發明涉及一種粉末冶金材料，尤其涉及一種Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接頭。

背景技術

合金是一種金屬與另一種或幾種金屬或非金屬經過混合熔化，冷卻凝固后得到的具有金屬性質的固體產物。根據合金中含量較大的主要金屬的名稱而分類。

摩擦焊是實現焊接的固態焊接方法。在壓力作用下，是在恒定或遞增壓力以及扭矩的作用下，利用焊接接觸端面之間的相對運動在摩擦面及其附近區域產生摩擦熱和塑形變形熱，使及其附近區域溫度上升到接近但一般低于熔點的溫度區間，材料的變形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，在頂鍛壓力的作用下，伴隨材料產生塑性變形及流動，通過界面的分子擴散和再結晶而實現焊接的固態焊接方法。

發明內容

本發明的目的是為了改善粉末合金的硬度、耐磨性，設計了一種Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接頭。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接頭的制備原料包括：厚度為2mm的Al-Mg-MnSc-Zr合金板材。

Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接頭的制備步驟為：將原料按實驗設計方案稱重、配料，配好后進行球磨，球磨時間為24h，將制得的粒料進行真空干燥，隨后加入成形劑進行制粒。將制好的粉末加至單柱液壓機中進行壓制成形，隨后放入脫蠟-低壓燒結一體爐中進行燒結，燒結溫度為1250℃，保溫時間為60min。

Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接頭的檢測步驟為：拉伸性能采用M58萬能拉伸試驗機進行測試，硬度采用HV05型數顯顯微硬度計測量，顯微組織采用Le型倒置金相顯微鏡觀察，慢應變速率拉伸試驗采用LE1應力腐蝕試驗機進行，斷口形貌采用Siri200掃描電鏡觀察，極化曲線采用Im6電化學工作站測試。

所述的Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接頭，其焊接系數為1，其硬度以焊縫為中心，呈近似對稱分布。焊縫區的硬度相比母材有所降低，在焊接過程中焊縫中心受熱，部分粒子發生溶解，使得粒子形成的析出強化效果弱化。

所述的Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接頭，在空氣和3.5%NaCl溶液中進行慢應變速率拉伸，母材和焊接接頭的應力腐蝕敏感因子分別為1和0.5，焊接接頭比母材對應力腐蝕更為敏感。

所述的Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接頭，攪拌摩擦焊接頭耐蝕性的排序由大到小依次為母材、熱影響區、攪拌區、熱機影響區。耐蝕性最差的是熱機影響區，其次是攪拌區。

本發明的有益效果是：

采用Al-Mg-MnSc-Zr合金板材為原料，經過配料、球磨、干燥、制粒、成形、燒結工藝成功制備了具有優異力學性能的Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接頭。其中，焊縫區的硬度相比母材有所降低，焊接接頭比母材對應力腐蝕更為敏感，攪拌摩擦焊接頭耐蝕性的排序由大到小依次為母材、熱影響區、攪拌區、熱機影響區。所制得的Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接頭，其硬度、致密化程度、抗彎強度都得到大幅提升。本發明能夠為制備高性能的Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金攪拌摩擦焊接頭提供一種新的生產工藝。