[發明專利]具有氧化物去除區的金屬板坯和組件

在審

• 申請號: 202110275487.4
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113414487A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 詹姆斯·J.·伊萬格麗斯塔;小邁克爾·特倫科;露絲·M.·西拉
• 申請（專利權）人: 格魯帕沖裁有限責任公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/22;B23K20/24;B23K20/26;B32B9/00;B32B9/04;B32B15/04;B32B15/20;C22C21/06
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 王建國;許偉群

一種焊接坯組件(10)，包括通過摩擦攪拌焊縫(16)連接的鋁基金屬板坯(12、14)和在至少一個所述坯的表面(26、28、30)上的氧化物去除區(24)。所述氧化物去除區中的氧化物層(22)的平均厚度小于沿所述表面的其它地方。所述焊縫至少一部分位于所述氧化物去除區中，并且基本上沒有氧化物殘余物(18)。一種制造焊接坯組件的方法，包括去除鋁基金屬板坯上的氧化物層的至少一部分以形成所述氧化物去除區，然后在所述氧化物去除區用焊縫將所述坯連接在一起。通過在氧化物去除后的預定時間內進行焊接、控制氧化物去除和焊接之間的所述局部環境和/或使用氧化物抑制劑，可以最小化和/或抑制所述氧化物去除區中的氧化物生長。

技術領域

本公開涉及金屬板坯、焊接坯組件、成形的金屬板部件及相關方法，尤其是關于鋁基金屬板。

背景技術

摩擦攪拌焊是一種金屬連接工藝，用于連接熔點相對較低的金屬，諸如鋁合金。鋁合金是一種通常通過摩擦攪拌焊連接的材料，應用于諸如造船、航空航天和火車構造等領域。這些應用通常涉及相對較厚的金屬板的連接，這些金屬板不經過焊后成形過程。拼焊板不符合這兩個標準。此類坯是為了在它的單個金屬件焊接在一起之后形成三維形狀而專門生產的。這對摩擦攪拌焊提出了新的挑戰。

發明內容

焊接坯組件的實施例包括第一鋁基金屬板坯、第二鋁基金屬板坯、在第一和/或第二金屬板坯的至少一個表面上形成的氧化物層、以及位于第一和/或第二金屬板坯的至少一個表面上的氧化物去除區。氧化物去除區中的氧化物層的平均厚度小于第一或第二金屬板坯的至少一個表面上的其它地方。組件包括連接第一和第二金屬板坯的摩擦攪拌焊縫。摩擦攪拌焊縫至少一部分位于氧化物去除區中，并且基本上沒有氧化物殘余物。

在一些實施例中，氧化物去除區中的氧化物層的平均厚度為10納米或更小。

在各種實施例中，第一或第二金屬板坯中的至少一個具有：

鋁基合金成分，其中鎂或鋅的含量大于任何其它非鋁元素；

鋁基合金成分，其包括大于2.8％重量百分比的鎂；

鋁基合金成分，其包括大于0.5％重量百分比的鋅；

鋁基合金成分，其包括大于0.8％重量百分比的硅；

在一些實施例中，氧化物層在氧化物去除區中具有第一成分，在第一或第二金屬板坯的至少一個表面上的其它地方具有第二成分，第一成分中的非氧化鋁的量小于第二成分中的非氧化鋁的量。

在一些實施例中，第一或第二金屬板坯中的至少一個包括具有包括鋁和至少一種其它非鋁元素的鋁基合金成分的基礎金屬層，在氧化物去除區中的基礎金屬層和氧化物層之間的界面處的非鋁元素的量低于基礎金屬層的厚度內的其它地方。

在一些實施例中，成形的金屬板部件由焊接坯組件形成，并且進一步包括彎曲部，摩擦攪拌焊縫沿彎曲部或在彎曲部處塑性變形。

用于制造焊接坯組件的鋁基金屬板坯的實施例包括基礎金屬層、氧化物層，基礎金屬層具有鋁基合金成分，氧化物層形成在第一主表面的至少一部分上、第二主表面的至少一部分上以及修整邊緣的至少一部分上。第一和第二主表面位于金屬板坯的相對側上，并且修整邊緣在第一和第二主表面之間延伸。坯包括鄰近修整邊緣的氧化物去除區和鄰近氧化物去除區的內部區域。氧化物層在氧化物去除區中具有第一平均厚度，在內部區域中具有第二平均厚度，并且第一平均厚度小于第二平均厚度。

在一些實施例中，鋁基合金成分包括鎂或鋅，其含量大于任何其它非鋁元素。

在一些實施例中，第一平均厚度為10納米或更小。

在一些實施例中，氧化物層在氧化物去除區中具有第一成分，在內部區域中具有第二成分，第一成分中的非氧化鋁的量小于第二成分中的非氧化鋁的量。