一种中强铝合金焊接材料及其应用制造技术

技术编号:18963629 阅读:123 留言:0更新日期:2018-09-19 00:18
本发明专利技术公开了一种中强铝合金焊接材料,按质量百分比记化学成分组成为:Mg:5.0‑6.50,Mn:0.60‑1.30,Zn:≤0.90,Cu:≤0.20,Fe:≤0.30,Si:≤0.30,Cr:≤0.30,Zr:≤0.25,Ti:≤0.25,Be:≤0.0004,Na:≤0.0005%,氢含量:≤0.08ml/100g Al,其余为Al和一些不可避免的杂质元素,其中,单个杂质≤0.05,杂质总含量≤0.15。本发明专利技术合理、严格地控制组份含量,通过合理、科学的组分搭配、含量配合,来提高焊后熔敷金属的屈服强度和抗拉强度,使焊后熔敷金属的屈服强度可达到~165MPa,抗拉强度可达到~335MPa,同时可保证塑性,特别适用于船舶海洋工程、轨道交通、汽车、航空航天领域的铝合金型材的焊接,助力船舶、高铁动车、汽车、航空航天器的提速。

A medium strength aluminum alloy welding material and its application

The invention discloses a medium-strength aluminum alloy welding material, which is composed of Mg: 5.0_6.50, Mn: 0.60_1.30, Zn: < 0.90, Cu: < 0.20, Fe: < 0.30, Si: < 0.30, Cr: < 0.30, Zr: < 0.25, Ti: < 0.25, Be: < 0.0004, Na: < 0.0005%, hydrogen content: < 0.08ml/1. 00g Al, the rest is Al and some unavoidable impurity elements, of which single impurity is less than 0.05 and total impurity content is less than 0.15. The invention reasonably and strictly controls the component content, improves the yield strength and tensile strength of the deposited metal after welding by reasonably and scientifically matching the component and the content, and makes the yield strength of the deposited metal reach to 165 MPa, the tensile strength reach to 335 MPa, and the plasticity is guaranteed, which is especially suitable for marine ships. Welding of aluminum alloy profiles in engineering, rail transit, automotive, aerospace and other fields helps speed up ships, high-speed rail vehicles, automobiles and aerospace vehicles.

【技术实现步骤摘要】
一种中强铝合金焊接材料及其应用
本专利技术涉及焊接材料
,尤其涉及一种中强铝合金焊接材料及其应用。
技术介绍
随着我国交通运输业的不断发展,船舶海洋工程、轨道交通、汽车、航空等领域的轻量化成为一种趋势与要求,采用质量更轻的铝合金替代钢材已势在必行。而在上述领域中,Al-Mg/Al-Mg-Si/Al-Mg-Zn系铝合金材料因其质轻、强度较好、易成型等优点,被广泛使用。铝合金材料的互相连接,常常使用到焊接。在选择焊接材料时,要充分考虑到力学性能、耐腐蚀性能和折弯性能等因素,因此在选择焊丝时,通常都是使用5xxx铝合金焊接材料,如一般采用ER5087、ER5356和ER5183等焊丝进行焊接,使用这些铝合金焊接材料焊接Al-Mg/Al-Mg-Si/Al-Mg-Zn系铝合金材料基本能够满足耐腐蚀性能和折弯性能等,在过去也能够满足强度的要求。但是,随着汽车、船舶、航空航天器的不断提速,对强度的要求也越来越高,采用过去牌号的铝合金焊接材料已经难以满足强度的要求。铝合金焊接材料中Mg、Zn、Mn、Zr等元素为强化元素,适量的Mg、Zn、Mn、Zr等元素可以起到强化作用,提高熔敷金属的强度。但是,当Mg含量过高时,耐腐蚀性能也会随之下降,在生产过程中也越容易开裂;当Mn含量过高时,容易聚集形成粗大的化合物,降低材料的塑性,弱化了晶粒细化作用;Zn含量过高则会增加裂纹倾向;而Zr含量超过0.25wt%,易与Al3Ti富集形成粗大化合物,降低了材料及焊接后Al3Ti和Al3Zr的晶粒细化的作用和一定程度的强度。焊接材料中的其他部分元素同样需要合理控制含量,如Fe、Si等有害元素,会增加铝合金的脆性,容易与Mn、Al、Mg等元素形成粗大的硬质脆性化合物;而含氢量和Na含量同样可以影响材料性能,含量越低有害影响越小。考虑到现如今缺少好的焊材以获得较高强度的焊件,一种新的铝合金焊接材料成为需求。
技术实现思路
针对以上不足,本专利技术提供一种以获得较高强度的焊件的中强铝合金焊接材料。为达到上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种中强铝合金焊接材料,按质量百分比记化学成分组成为:Mg:5.0-6.50,Mn:0.60-1.30,Zn:≤0.90,Cu:≤0.20,Fe:≤0.30,Si:≤0.30,Cr:≤0.30,Zr:≤0.25,Ti:≤0.25,Be:≤0.0004,Na:≤0.0005%,氢含量:≤0.08ml/100gAl,其余为Al和一些不可避免的杂质元素,其中,单个杂质≤0.05,杂质总含量≤0.15。进一步地,按质量百分比记化学成分组成为:Mg:5.0-5.40,Mn:1.10-1.30,Zn:0.30-0.60,Cu:0.10-0.20,Fe:0.22-0.30,Si:0.22-0.30,Cr:0.22-0.30,Zr:≤0.20,Ti:≤0.20,Be:≤0.0004,Na:≤0.0005%,氢含量:≤0.02ml/100gAl,其余为Al和一些不可避免的杂质元素,其中,单个杂质≤0.05,杂质总含量≤0.15。进一步地,按质量百分比记化学成分组成为:Mg:5.20,Mn:1.20,Zn:0.40,Cu:0.15,Fe:0.25,Si:0.25,Cr:0.25,Zr:0.15,Ti:0.15,Be:0.0002,Na:0.0002,氢含量:0.02ml/100gAl,其余为Al和一些不可避免的杂质元素,其中,单个杂质≤0.05,杂质总含量≤0.15。进一步地,按质量百分比记化学成分组成为:Mg:5.72,Mn:0.91,Zn:0.45,Zr:0.13,Fe:0.08,Si:0.04,Ti:0.025,Be:0.0002,Na:0.0002,氢含量:0.02ml/100gAl,其余为Al和一些不可避免的杂质元素,其中,单个杂质≤0.05,杂质总含量≤0.15。本专利技术合理地控制了合金元素的含量。与常用的ER5087、ER5356和ER5183等焊丝相比较,稍微提高了Mg的含量,Mg元素在铝合金中主要起到了强化元素。Mg含量越高强度越大,焊接后强度也会越大,并可移抑制裂纹倾向,但是当Mg含量过高时,耐腐蚀性能也会随之下降,在生产过程中也越容易开裂,因此要合理控制Mg含量。提高了Mn的含量,Mn为主要的辅助元素,起到强化和晶粒细化的作用,焊接时能细化焊接区域的晶粒,同时控制了Mn的含量,避免Mn含量太大时,容易聚集形成粗大的化合物,降低材料的塑性,弱化晶粒细化作用。合理地Zn含量可以稍微改善耐蚀性,对于加工硬化型的合金还能提供强度,但是Zn含量过高也会增加裂纹倾向。添加少量的Zr可以使铝合金的结晶细微化、改善机械性质,但是Zr含量超过0.25wt%,易与Al3Ti富集形成粗大化合物,降低了材料及焊接后Al3Ti和Al3Zr的晶粒细化的作用和一定程度的强度。含氢量和Na含量对材料性能有不利影响,要严格控制。本专利技术提供的中强铝合金焊接材料适用于船舶海洋工程、轨道交通、汽车、航空航天领域的铝合金型材或板材的焊接。与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:1、本专利技术合理、严格地控制组份含量,通过合理、科学的组分搭配、含量配合,来提高焊后熔敷金属的屈服强度和抗拉强度,使焊后熔敷金属的屈服强度可达到~165MPa,抗拉强度可达到~335MPa,同时可保证塑性;2、使用本专利技术焊接,焊缝金属晶粒细化、促进强化相析出,以避免热裂纹倾向以及保证耐腐蚀性;3、使用本专利技术能够获得高的屈服强度和抗拉强度的焊件,特别适用于船舶海洋工程、轨道交通、汽车、航空航天领域的铝合金型材的焊接,助力船舶、高铁动车、汽车、航空航天器的提速。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。实施例1按特定工艺制备中强铝合金焊接材料,具体为制备成焊丝,中强铝合金焊接材料按质量百分比记化学成分组成为:Mg:5.12,Mn:0.61,Zn:0.32,Cu:0.15,Fe:0.18,Si:0.18,Cr:0.16,Zr:0.12,Ti:0.17,Be:0.0002,Na:0.0002,氢含量:0.03ml/100gAl,其余为Al和一些不可避免的杂质元素,其中,单个杂质≤0.05,杂质总含量≤0.15。本实施例的焊丝的抗拉强度为361Mpa,延伸率25%。实施例2按特定工艺制备中强铝合金焊接材料,具体为制备成焊丝,中强铝合金焊接材料按质量百分比记化学成分组成为:Mg:6.45,Mn:1.27,Zn:0.88,Cu:0.18,Fe:0.26,Si:0.28,Cr:0.22,Zr:0.22,Ti:0.25,Be:0.0004,Na:0.0004,氢含量:0.07ml/100gAl,其余为Al和一些不可避免的杂质元素,其中,单个杂质≤0.05,杂质总含量≤0.15。本实施例的焊丝的抗拉强度为368Mpa,延伸率24%。实施例3按特定工艺制备中强铝合金焊接材料,具体为制备成焊丝,中强铝合金焊接材料按质量百分比记化学成分组成为:Mg:5.0,Mn:1.10,Zn:0.30,Cu:0.1本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种中强铝合金焊接材料,其特征在于,按质量百分比记化学成分组成为:Mg:5.0‑6.50,Mn:0.60‑1.30,Zn:≤0.90,Cu:≤0.20,Fe:≤0.30,Si:≤0.30,Cr:≤0.30,Zr:≤0.25,Ti:≤0.25,Be:≤0.0004,Na:≤0.0005%,氢含量:≤0.08ml/100g Al,其余为Al和一些不可避免的杂质元素,其中,单个杂质≤0.05,杂质总含量≤0.15。

【技术特征摘要】
1.一种中强铝合金焊接材料,其特征在于,按质量百分比记化学成分组成为:Mg:5.0-6.50,Mn:0.60-1.30,Zn:≤0.90,Cu:≤0.20,Fe:≤0.30,Si:≤0.30,Cr:≤0.30,Zr:≤0.25,Ti:≤0.25,Be:≤0.0004,Na:≤0.0005%,氢含量:≤0.08ml/100gAl,其余为Al和一些不可避免的杂质元素,其中,单个杂质≤0.05,杂质总含量≤0.15。2.根据权利要求1所述的中强铝合金焊接材料,其特征在于,按质量百分比记化学成分组成为:Mg:5.0-5.40,Mn:1.10-1.30,Zn:0.30-0.60,Cu:0.10-0.20,Fe:0.22-0.30,Si:0.22-0.30,Cr:0.22-0.30,Zr:≤0.20,Ti:≤0.20,Be:≤0.0004,Na:≤0.0005%,氢含量:≤0.02ml/100gAl,其余为Al和一些不可避免的杂质元素,其中,单个杂质≤0.05,杂质总含量≤0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员:何建贤赵启忠杨鸿驰朱希一黄亮邓桂英覃珊
申请(专利权)人:广西南南铝加工有限公司
类型:发明
国别省市:广西,45

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