一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝及其制备方法。该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn：5.0‑8.4％，Mg：1.9‑2.9％，Cu：1.1‑2.6％，TiC颗粒：0.1‑4％，AlN颗粒：0.1‑2％，余量为Al；其中，TiC颗粒粒径为50纳米‑30微米，AlN颗粒粒径为50纳米‑30微米。本发明专利技术还公开了制备该铝合金焊丝的方法。

A kind of aluminum alloy welding wire containing tic and AlN hybrid particles and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝及其制备方法
本专利技术涉及铝合金焊丝
，特别涉及到一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝及其制备方法。
技术介绍
铝合金具备高比强度、高比刚度的优点，尤其是7XXX系高强铝合金，可替代钢铁、钛合金，被广泛应用于航空航天、军工国防、轨道交通、造船等领域。但是，7XXX系高强铝合金焊接性能差，该系列铝合金含有较多的低沸点：Zn和Mg合金元素，在焊接过程中容易烧损，导致焊缝区强化相：MgZn2减少，从而引起焊缝强度降低。另外，该系列铝合金是典型的可时效热处理合金，焊接过程中焊接区域经历高温热循环，热影响区发生过时效和晶粒粗化而严重软化。这些因素会导致焊缝区和热影响区中出现薄弱区域，在接头承载时易发生断裂。采用目前常用的Al-Mg系焊丝时，焊缝极易产生裂纹，且焊缝强度最多只能稳定到300MPa左右，无法满足高比强度、高比刚度的要求。因此，亟待开发一种铝合金焊丝，提高焊缝强度和热稳定性，解决7XXX系铝合金焊接易开裂的问题。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术目的提供了一种采用原位自生法引入TiC、AlN混杂颗粒，颗粒具有尺寸细小，在基体均匀分布，与基体界面结合良好等优点，能明显提高材料的强度和模量的含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝及其制备方法。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案来实现的：一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn：5.0-8.4％，Mg：1.9-2.9％，Cu：1.1-2.6％，TiC颗粒：0.1-4％，AlN颗粒：0.1-2％，余量为Al；其中，TiC颗粒粒径为50纳米-30微米，AlN颗粒粒径为50纳米-30微米。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为5.0％，Mg为1.9％，Cu为1.1％，TiC颗粒为4％，AlN颗粒为2％，余量为Al，其中，TiC、AlN颗粒的粒径分别为50纳米-500纳米。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为8.4％，Mg为2.9％，Cu为2.6％，TiC颗粒为3％，AlN颗粒为1.5％，余量为Al，其中，TiC、AlN颗粒的粒径分别为510纳米-10微米。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn：5.4-7.9％，Mg：2.1-2.6％，Cu：1.5-2.3％，TiC颗粒：0.1-3％，AlN颗粒：0.1-1.5％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为5.4％，Mg为2.1％，Cu为1.5％，TiC颗粒为2％，AlN颗粒为1％，余量为Al，其中，TiC、AlN颗粒的粒径分别为11微米-20微米。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为7.9％，Mg为2.6％，Cu为2.3％，TiC颗粒为3％，AlN颗粒为1.5％，余量为Al，其中，TiC、AlN颗粒的粒径分别为500纳米-5微米。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn：6-6.3％，Mg：2.1-2.4％，Cu：2.0-2.3％，TiC颗粒：0.1-1％，AlN颗粒：0.1-0.5％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为6.1％，Mg为2.2％，Cu为2.2％，TiC颗粒为1％，AlN颗粒为0.5％，余量为Al，其中，TiC、AlN颗粒的粒径分别为20微米-30微米。本专利技术还公开了一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：原位合成反应工业纯铝熔化，将Al、Ti、C粉末以质量比1：4-8：1-4均匀混合，采用N2通过石英管将混合粉末喷入铝熔体中，同时进行机械搅拌，加入Al-Cu中间合金和Mg、Zn，通入惰性气体精炼，扒去浮渣，于660-780℃静置10-40min，其中Al-Cu中间合金中含铜量50％，得到含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金金属液；S2：半连续铸造将步骤S1所得的金属液搅拌均匀，在氩气环境下，进行半连续铸造，制得铸锭；S3：均匀化将步骤S2所得的铸锭进行均匀化退火，得到铸坯，均匀化退火温度为476-485℃；S4：挤压将步骤S3得到的铸坯挤压成铝合金线坯，挤压比为20-30；S5：拉拔将步骤S4得到的铝合金线坯进行多道次拉拔，得到不同规格的焊丝；S6：表面处理将步骤S5得到的焊丝进行酸洗、抛光和磨削。在本专利技术的一个优选实施例中，所述步骤S2中铸造温度为690-760℃，铸造速度为130-170mm/min。与现有技术相比，本专利技术具有以下几点有益效果：1)本专利技术解决了7XXX系铝合金焊接强度低，容易热裂的问题。采用本专利技术的焊丝焊接7XXX系铝合金，焊缝的热稳定性和焊缝强度可以得到显著提升。2)采用混杂颗粒，颗粒具有尺寸细小，在基体均匀分布，与基体界面结合良好等优点，能明显提高材料的强度和模量。另外混合颗粒可以改善单一颗粒的不足，使各增强材料的不同性质相互补充产生混杂效应，进一步提高材料性能。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本专利技术。实施例1一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为5.0％，Mg为1.9％，Cu为1.1％，TiC颗粒为4％，AlN颗粒为2％，余量为Al，其中，TiC、AlN颗粒的粒径分别为50纳米-500纳米。实施例1的含陶瓷颗粒的铝合金焊丝的制备方法具体步骤如下：S1：原位合成反应工业纯铝熔化，将Al、Ti、C粉末以质量比1：4-8：1-4均匀混合，采用N2通过石英管将混合粉末喷入铝熔体中，同时进行机械搅拌，加入Al-Cu中间合金和Mg、Zn，通入惰性气体精炼，扒去浮渣，于660℃静置10min，其中Al-Cu中间合金中含铜量50％，得到含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金金属液；S2：半连续铸造将步骤S1所得的金属液搅拌均匀，在氩气环境下，进行半连续铸造，制得铸锭，铸造温度为690℃，铸造速度为130mm/min；S3：均匀化将步骤S2所得的铸锭进行均匀化退火，得到铸坯，均匀化退火温度为476℃；S4：挤压将步骤S3得到的铸坯挤压成铝合金线坯，挤压比为20；S5：拉拔将步骤S4得到的铝合金线坯进行多道次拉拔，得到不同规格的焊丝；S6：表面处理将步骤S5得到的焊丝进行酸洗、抛光和磨削。实施例2一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为8.4％，Mg为2.9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于，所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn：5.0-8.4％，Mg：1.9-2.9％，Cu：1.1-2.6％，TiC颗粒：0.1-4％，AlN颗粒：0.1-2％，余量为Al；其中，TiC颗粒粒径为50纳米-30微米，AlN颗粒粒径为50纳米-30微米。/n

【技术特征摘要】
1.一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于，所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn：5.0-8.4％，Mg：1.9-2.9％，Cu：1.1-2.6％，TiC颗粒：0.1-4％，AlN颗粒：0.1-2％，余量为Al；其中，TiC颗粒粒径为50纳米-30微米，AlN颗粒粒径为50纳米-30微米。


2.根据权利要求1所述的一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于：所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为5.0％，Mg为1.9％，Cu为1.1％，TiC颗粒为4％，AlN颗粒为2％，余量为Al，其中，TiC、AlN颗粒的粒径分别为50纳米-500纳米。


3.根据权利要求1所述的一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于：所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为8.4％，Mg为2.9％，Cu为2.6％，TiC颗粒为3％，AlN颗粒为1.5％，余量为Al，其中，TiC、AlN颗粒的粒径分别为510纳米-10微米。


4.根据权利要求1所述的一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于：所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn：5.4-7.9％，Mg：2.1-2.6％，Cu：1.5-2.3％，TiC颗粒：0.1-3％，AlN颗粒：0.1-1.5％，余量为Al。


5.根据权利要求4所述的一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于：所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为5.4％，Mg为2.1％，Cu为1.5％，TiC颗粒为2％，AlN颗粒为1％，余量为Al，其中，TiC、AlN颗粒的粒径分别为11微米-20微米。


6.根据权利要求4所述的一种含TiC、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于：所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为7.9％，Mg为2.6％，Cu为2.3％，TiC颗粒为3％，AlN颗粒为1.5％，余量为Al，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东，夏存娟，李宇罡，耿继伟，马乃恒，王浩伟，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31