本发明专利技术涉及一种航空航天用铝合金焊丝及其制备方法,其特征在于，其化学组分按质量百分比为：Cu:6.2‑7.0%、Ti:0.06‑0.10%、Cr:0.1‑0.5%、V:0.05‑0.2%、Mn:0.1‑0.5%、Sc:0.5‑1.5%、Te:0.05‑0.2%、Bi:0.01‑0.05%、Mg≤0.2%、Fe≤0.2%、Si≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al；该铝合金焊丝的制备方法是经熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理得到；本发明专利技术航空航天用铝合金焊丝的焊缝组织细密、抗裂性好；焊接接头的抗拉强度、塑性及韧性相比普通的5556、5654、2319或2325焊丝有显著的提高。
【技术实现步骤摘要】
航空航天用铝合金焊丝及其制备方法
本专利技术涉及一种铝合金焊丝的加工
，具体涉及一种适用于航空航天的铝合金焊丝及其制备方法。
技术介绍
铝合金具有高的比强度、比模量、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀性，同时还具有良好的成形工艺性和焊接性，加之成本比较低，因此，成为航空、航天、船舶、汽车、列车、化工、军事等领域应用最广泛的一类有色金属结构材料。例如，飞船的指挥舱与登月舱、运载火箭贮箱、卫星贮箱、战术导弹壳体、船用壳体、高速列车与地铁列车铝合金车厢、化工容器等都由铝合金结构材料焊接而成。铝合金焊丝是铝合金焊接所必需的填充材料，从而成为了影响焊缝质量的关键因素之一。焊丝的质量对铝合金焊接结构的广泛应用具有重要影响。铝合金焊丝内部质量很大程度上取决于原铝材的质量。铝合金熔炼除气效果不佳，将会使铝合金焊丝氢含量偏高，致使在焊接过程中生成较多的气孔。焊丝用铝合金含有较多的杂质，以及有明显的成分偏析，不仅会影响焊丝的拉拔成形，使焊丝极易拉断，成材率下降，而且铝合金中的杂质能在整个生产过程中传递，从而导致焊丝质量低劣。由于较低的密度、较高的比强度和比刚度，铝锂合金在诸如航空航天领域获得了人们的关注。近年来，适当降低Li含量，增加Cu含量并添加多元合金化元素发展起来的第三代Al-Cu-Li-X系合金具有优良的耐损伤性能、断裂韧度等良好的综合性能，其中的部分合金已在航空航天领域得到应用。为了进一步实现结构减重，用焊接方式替代铆接已成为高性能铝锂合金应用中的一个重要趋势。由于焊接工艺具有操作简便、工艺可实施性以及适用性强、成本低廉等特点，已成为焊接结构的主选方法，但因其熔焊接头强度低、疲劳寿命低、抗腐蚀性能差等因素使应用受到了限制。据报道Al-Cu-Li系合金熔焊时，多采用现有的Al-Mg系焊丝(5556、5654)或者Al-Cu系焊丝(2319、2325)，其中前者可以提高焊缝的耐蚀性及断裂韧度，但焊缝强度及成形性较差，后者可以提高焊缝的强度及成形性能，但容易形成热裂。国家标准中规定航空用铝合金中氢含量要<0.10ml/100gAl。美国铝业公司的Alcoa469方法可以将熔体中H含量控制在0.08-0.15ml/100gAl；美国联合碳化物公司开发的旋转喷嘴惰性气体浮游法（SNIF）可以将熔体中H含量控制在0.08-0.12ml/100gAl水平上。而目前国内用Ar净化技术所得到的铝铸件中氢含量都在≥0.08ml/100gAl的水平上，如果天气潮湿以及生产过程中工艺发生波动，氢含量就有可能高于0.10ml/100gAl。但是随着社会经济的发展，航空航天领域对于材料性能提出了更高的要求，合金中氢含量更是越低越好。而且现在我国生产的航空航天铝合金焊丝与进口焊丝相比，氢含量与氧化夹杂含量较高，严重影响了焊缝的质量。焊丝在拉拔过程中经常出现拉断的现象，主要是由于氧化夹杂含量高，晶粒粗大，存在枝晶偏析，导致铝合金的塑性下降
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种焊缝组织细密，焊接接头的抗裂性好、抗拉强度、塑性和韧性显著提高，接头综合力学性能好的航空航天用铝合金焊丝及其制备方法。本专利技术是这样实现的：一种航空航天用铝合金焊丝,其特征在于，其化学组分按质量百分比为：Cu:6.2-7.0%、Ti:0.06-0.10%、Cr:0.1-0.5%、V:0.05-0.2%、Mn:0.1-0.5%、Sc:0.5-1.5%、Te:0.05-0.2%、Bi:0.01-0.05%、Mg≤0.2%、Fe≤0.2%、Si≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。本专利技术航空航天用铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理，步骤如下：（1）熔炼：将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1%均匀地往熔炼炉内加入精炼剂，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，铝液温度达到700-730℃后，用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，控制扒渣时间为30-40分钟，铝液熔炼时间为6-8h；（2）精炼：经熔炼的铝液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后将铝液静置5-10min后过滤除渣，经过除渣的铝液可以直接进行浇铸；（3）铸造：采用直径为110mm或120mm的圆结晶器进行连续铸造，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸控制温度为700-730℃，铸造速度为110-120mm/min，冷却水水压为0.04-0.10MPa；（4）均匀化：将铝合金铸坯送入热处理炉中进行二级均匀化退火处理，即先将铝合金铸坯在440-450℃温度下保温25-30h，然后在460-500℃温度下保温5-7h；（5）挤压：将经过均匀化的铝合金铸坯用挤压机挤压成直径12mm的铝合金线坯，挤压比控制在28，挤压速度为2.5-5.0m/min；（6）拉制：拉制前先将铝合金线坯进行去应力退火，然后进行拉制，拉制后再返回上一工序进行去应力退火处理，再进行拉制，去应力退火与拉制循环进行，每次拉制延伸率为12%-20%，直至将铝合金线坯拉制成直径为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm或2.4mm规格的铝合金焊丝，去应力退火温度为380-420℃，保温时间为1.5-3h；（7）表面处理：将铝合金焊丝经过脱脂、抛光和钝化后，即可封装入库。进一步，所述精炼剂包括以下重量份数的原料：KCl35-50份、MgCl230-40份、AlF35-10份、Na3AlF610-15份、Mg3N25-10份、Na2CO32-5份、C2Cl62-5份。进一步，所述旋转喷吹除气装置吹头的旋转速度为500-650r/min，氩气流量为0.2-0.5m3/h，氩气压力200-300Kpa，氯气流量为0.05-0.2m3/h，氯气压力为50-200Kpa，精炼时间为5-10min。进一步，所述除渣采用三级除渣，第一级除渣采用的是过滤布除渣，第二级除渣采用的是陶瓷过滤板除渣，经过两级过滤后的铝液再进入管式过滤箱进行第三级过滤除渣。进一步，所述脱脂为先将铝合金焊丝放入脱脂液中进行脱脂处理，然后将铝合金焊丝经水洗后再放入酸液中酸洗，酸液质量分数为18%的H2SO4溶液，酸洗温度50-55℃，酸洗时间10s-20s；进一步，所述脱脂液包括以下重量份数的原料：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺20-30份、十二烷基苯磺酸钠5-10份、碳酸氢钠5-10份、磷酸三钠3-5份、水200-300份。进一步，所述抛光采用混合酸溶液对焊丝表面进行抛光，抛光温度100-110℃，抛光时间20-30s；所述混合酸各成分质量比为磷酸:硫酸:硝酸:尿素:蒸馏水=70:15:6.5:3.5:5；所述的磷酸质量百分比浓度为85%，硫酸质量百分比浓度为98%，硝酸质量百分比浓度为65%。进一步，所述钝化为采用质量分数为20-40g/L钝化剂水溶液对焊丝表面进行钝化，钝化温度为30-50℃，钝化时间5-10min，钝化后，立即用纯净水对铝合金焊丝进行冲洗，然后用热风将铝合金焊丝表面吹干即可；所述钝化剂溶液的组分为氟锆酸、氢氟酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种航空航天用铝合金焊丝,其特征在于，其化学组分按质量百分比为：Cu:6.2‑7.0%、Ti:0.06‑0.10%、Cr:0.1‑0.5%、V:0.05‑0.2%、Mn:0.1‑0.5%、Sc:0.5‑1.5%、Te:0.05‑0.2%、Bi:0.01‑0.05%、Mg≤0.2%、Fe≤0.2%、Si≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。
【技术特征摘要】
1.一种航空航天用铝合金焊丝,其特征在于，其化学组分按质量百分比为：Cu:6.2-7.0%、Ti:0.06-0.10%、Cr:0.1-0.5%、V:0.05-0.2%、Mn:0.1-0.5%、Sc:0.5-1.5%、Te:0.05-0.2%、Bi:0.01-0.05%、Mg≤0.2%、Fe≤0.2%、Si≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al；所述的航空航天用铝合金焊丝的制备方法包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理，步骤如下：（1）熔炼：将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1%均匀地往熔炼炉内加入精炼剂，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，铝液温度达到700-730℃后，用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，控制扒渣时间为30-40分钟，铝液熔炼时间为6-8h；（2）精炼：经熔炼的铝液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后将铝液静置5-10min后过滤除渣，经过除渣的铝液直接进行浇铸；（3）铸造：采用直径为110mm或120mm的圆结晶器进行连续铸造，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸控制温度为700-730℃，铸造速度为110-120mm/min，冷却水水压为0.04-0.10MPa；（4）均匀化：将铝合金铸坯送入热处理炉中进行二级均匀化退火处理，即先将铝合金铸坯在440-450℃温度下保温25-30h，然后在460-500℃温度下保温5-7h；（5）挤压：将经过均匀化的铝合金铸坯用挤压机挤压成直径12mm的铝合金线坯，挤压比控制在28，挤压速度为2.5-5.0m/min；（6）拉制：拉制前先将铝合金线坯进行去应力退火，然后进行拉制，拉制后再返回上一工序进行去应力退火处理，再进行拉制，去应力退火与拉制循环进行，每次拉制延伸率为12%-20%，直至将铝合金线坯拉制成直径为0.8mm、...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘运强，刘晓刚，叶东，张文凤，
申请(专利权)人：桂林航天工业学院，
类型：发明
国别省市：广西;45
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