[發明專利]一種多尺度粒子改性的Al-Mg合金焊絲及其制備方法

在審

• 申請號: 202110640869.2
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113385855A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 陳繼強;周子翔;鐘世標;韓雙;文鋒;管仁國;齊亮
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: B23K35/28
• 分類號: B23K35/28;B23K35/40;C22C1/00;C22C1/10;C22C21/06;C22C32/00
• 代理公司: 重慶縱義天澤知識產權代理事務所(普通合伙) 50272
• 代理人: 舒夢來

本發明涉及金屬材料制備技術領域，具體涉及一種多尺度粒子改性的Al?Mg合金焊絲及其制備方法。包括：合金焊絲本體；所述合金焊絲本體按照各主元素化學成分及粒子含量百分比選?。篗g:5.5~7.5%;Mn:0.05~0.5%;Cr:0.05~0.2%;Cu:0~1.0%;TiB₂:0.5~3.5%;TiC:0.5%~3.5%，其余為Al和不可避免的雜質元素。通過本發明可制備出含有亞微米級TiB₂顆粒及納米尺度TiC顆粒的鋁鎂合金焊絲，經焊接后能夠獲得細小等軸晶粒組織的焊縫和較高的焊縫強度，同時具有極低的焊接裂紋敏感性，可用于高強及超高強鋁合金結構件的焊接。

技術領域

本發明涉及金屬材料制備技術領域，具體涉及一種多尺度粒子改性的Al-Mg合金焊絲及其制備方法。

背景技術

鋁合金具有良好的導電導熱性，較高的強度質量比、抗腐蝕性能和耐損傷性等優勢，被廣泛用于航空航天、軌道交通、汽車、船舶、壓力容器、電子電器、家具等諸多領域，是目前工業應用最為廣泛的金屬材料之一。惰性氣體保護熔化焊接（MIG焊和TIG焊）是實現鋁合金結構材料連接一種基本方式，也是當今工業鋁合金材料所使用的最為常見的一種連接方式。

超高強鋁合金為含銅7000系鋁合金（即Al-Zn-Mg-Cu合金），是航空航天領域（比如大飛機）的主要結構材料之一。自第一代超高強7000系鋁合金（i.e. 7075合金）發展至今，先后開發了7475、7050、7150、7055、7085等系列超高強鋁合金，主要通過時效析出納米第二相實現強化。7000系鋁合金經固溶時效熱處理后強度基本都在500MPa以上，強度最高的為7055，極限強度可達到近800MPa。

隨著諸多領域輕量化進程的推進，超高強鋁合金應用領域由航空航天逐漸拓展至民用、武器軍工等其他領域，正所謂一代材料一代焊接，超高強鋁合金的焊接和3D打印是無法逃避的問題，且需求日益迫切，其關鍵在于其配用焊絲的設計開發和制備。目前，高強及超高強鋁合金焊接存在最大的問題是具有較大的熱裂紋傾向而出現開裂的現象，以及焊后強度性能損失的問題。

發明內容

本方案的目的在于提供一種多尺度粒子改性的Al-Mg合金焊絲及其制備方法，以解決在焊接高強及超高強鋁合金時容易出現焊接熱裂紋，以及焊縫強度不夠高的問題。

為了達到上述目的，本方案提供一種多尺度粒子改性的Al-Mg合金焊絲及其制備方法，包括：合金焊絲本體；所述合金焊絲本體按照各主元素化學成分百分比選取：Mg: 5.5~7.5%; Mn: 0.05~0.5%; Cr: 0.05~0.2%; Cu: 0~1.0%; TiB₂: 0.5~3.5%; TiC: 0.5%~3.5%; 其余為Al和不可避免的雜質元素。

本方案有益效果：通過本發明可制備出含有亞微米級TiB₂顆粒及納米尺度TiC顆粒的鋁鎂合金焊絲，能夠細化焊縫組織，顯著降低焊接裂紋敏感性，同時能夠提高焊后焊縫強度，可用于高強及超高強鋁合金結構件的焊接。

進一步，TiB₂和TiC顆粒的總含量在1%~5%范圍內。

進一步，所述TiC顆粒大小為10~60 nm。

進一步，所述TiB₂顆粒大小為0.2~2 μm。

進一步，所述方法包括如下步驟：

步驟一：制備含有亞微米級TiB₂顆粒及納米尺度TiC顆粒的鋁中間合金；

步驟二：將含有亞微米級TiB₂顆粒及納米尺度TiC顆粒的鋁中間合金和Al-Mn、Al-Cr、Al-Cu等中間合金在溫度控制在760-820℃的熔煉爐中熔煉，并采用惰性氣體保護，待完全熔化后加入Mg，充分攪拌均勻，然后進行精煉除氣除渣的熔體凈化工序；