一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝制造技术

本发明专利技术公开一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝，按质量百分比计：锰Mn：0.3‑0.5％，铜Cu：5.3‑5.8％，钛Ti：0.15‑0.35％，硼B：0.0005‑0.006％，钒V：0.05‑0.3％，锆Zr：0.05‑0.2％，锡Sn：0‑0.2％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。本发明专利技术所述焊丝，丝材增材制造堆积体组织均匀，横纵向力学性能一致，具有高强、高韧的特点。

A kind of aluminum copper alloy welding wire made of wire additive

【技术实现步骤摘要】
一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝
本专利技术属于金属材料领域，具体涉及一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝。技术背景Al-Cu合金凭借优异的力学性能，在航空、航天领域具有广泛的应用前景。但是由于该合金结晶温度范围宽，铸造产品容易产生热裂、偏析、缩松等缺陷，造成铸件的成品率较低。焊接工艺无法实现母材和焊缝的等强匹配，且难以实现复杂程度较高产品的生产。这些都限制了Al-Cu合金的应用。近年来，通过丝材增材制造工艺生产Al-Cu合金结构件获得了广泛的研究。目前所选用的Al-Cu合金原材料，丝材增材之后的堆积体存在横纵向的力学性能差异，纵向的力学性能小于横向，例如2319，2024。另外，现有的Al-Cu合金丝材增材制造后堆积体的力学性能偏低，未见抗拉强度>530Mpa，屈服强度>460Mpa，延伸率>10％的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝，本专利技术所述的铝铜合金焊丝，加工过程顺畅，焊丝晶粒细小，组织均匀，适用于丝材增材制造。增材成形堆积体热处理后，组织晶粒细小、均匀，强化相弥散分布，性能稳定。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.3-0.5％，铜Cu：5.3-5.8％，钛Ti：0.15-0.35％，硼B：0.0005-0.006％，钒V：0.05-0.3％，锆Zr：0.05-0.2％，锡Sn：0-0.2％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。在一种优选的实施方式中，一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.3-0.5％，铜Cu：5.4-5.7％，钛Ti：0.15-0.35％，硼B：0.0005-0.006％，钒V：0.05-0.3％，锆Zr：0.05-0.2％，锡Sn：0-0.15％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。在一种优选的实施方式中，一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.3-0.5％，铜Cu：5.5-5.6％，钛Ti：0.15-0.35％，硼B：0.0005-0.006％，钒V：0.05-0.3％，锆Zr：0.05-0.2％，锡Sn：0-0.05％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。在一种优选的实施方式中，一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.4-0.5％，铜Cu：5.5-5.6％，钛Ti：0.2-0.3％，硼B：0.003-0.004％，钒V：0.1-0.2％，锆Zr：0.1-0.2％，锡Sn：0-0.1％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.05％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.05％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。本专利技术所述的焊丝可以按照专利技术名称为“一种新型实心焊丝的加工制造方法”授权公告号为CN103286481B的中国专利所述的制备方法制备而成。本专利技术还提供本专利技术所述焊丝在军工或航空航天领域中的应用。本专利技术还提供本专利技术所述焊丝在丝材增材制造中的应用。本专利技术所述的铝铜合金焊丝中：本专利技术所使用的Cu元素是基本强化元素，其主要作用是固溶时效后析出纳米级θ’相提高合金强度。本专利技术所使用的Mn与Al、Cu反应形成T相，固溶处理时呈弥散质点析出，可提高室温和高温强度。本专利技术合金中添加少量Ti和Zr，与Al生成Al3Ti和Al3Zr相，Al3Ti和Al3Zr的弥散质点可作为α相的结晶核心，使α(Al)的晶粒细化。本专利技术所使用的V可以降低铝铜合金的热裂纹敏感性。本专利技术所使用的Sn在铝铜合金中，与空位的结合能力强，且溶解度小，扩散率高，其作用是在时效时促进强化相的析出与弥散分布，缩短铝铜合金达到峰值时效的时间，提高铝铜合金的力学性能。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术所述的铝铜合金焊丝，加工过程顺畅，焊丝晶粒细小，组织均匀，适用于丝材增材制造。(2)增材成形堆积体热处理后，组织晶粒细小、均匀，强化相弥散分布，性能稳定，T6热处理后力学性能可以达到：抗拉强度：538MPa，屈服强度：478MPa，延伸率：10.5％，且横纵向力学性能无差异。目前该合金是丝材增材制造堆积体强度最高的铝合金材料。附图说明图1为焊丝的微观组织；图2为堆积体(直接堆积态)的微观组织；图3为堆积体(T6)态的微观组织；图4为峰值时效下的强化相分布。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步说明，但本专利技术并不局限于本实施例，本专利技术所述的方法若无特别说明，则为本领域常规方法，所用材料，若无特别说明，则为常规购买。实施例1：本专利技术一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝，合金成分按质量百分比计，为：锰Mn：0.41，铜Cu：5.63，钛Ti：0.21，硼B：0.0035，钒V：0.12，锆Zr：0.13，铁Fe：0.11，硅Si:0.042，镁Mg：0.0025，锌Zn：0.016，余量为铝Al。本实施例所述的焊丝可以按照专利技术名称为“一种新型实心焊丝的加工制造方法”授权公告号为CN103286481B的中国专利所述的制备方法制备而成。本实施例制得的铝铜合金焊丝的抗拉强度为310Mpa，延伸率为6％。本实施例制得的铝铜合金焊丝晶粒细小，组织均匀，如图1(a)所示，该内部组织保证了减径加工过程的顺畅，焊丝成品率达到95％。根据合金组织的遗传效应，保证了增材产品良好的内部组织。以实施例1所制备的焊丝作为原材料，在室温下，用CMT的焊接工艺进行堆积。堆积体表面光亮，内部组织晶粒尺寸为40μm，大小均匀，强化相在晶界上均匀弥散分布如图2(a)所示。T6热处理后堆积体的微观组织如图3(a)所示,θ相完全固溶到基体当中。峰值时效下的析出相形貌如图4(a)所示。力学性能如表1所示，优于铝铜合金2319电弧增材制造堆积体的性能，且横纵向力学性能均匀。实施例2：本专利技术一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝，合金成分按质量百分比计，为：锰Mn：0.42，铜Cu：5.58，钛Ti：0.22，硼B：0.0033，钒V：0.12，锆Zr：0.12，锡Sn：0.1,铁Fe：0.11，硅Si:0.037，镁Mg：0.0032，锌Zn：0.012，余量为铝Al。本专利技术所述的焊丝可以按照专利技术名称为“一种新型实心焊丝的加工制造方法”授权公告号为CN103286481B的中国专利所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.3-0.5％，铜Cu：5.3-5.8％，钛Ti：0.15-0.35％，硼B：0.0005-0.006％，钒V：0.05-0.3％，锆Zr：0.05-0.2％，锡Sn：0-0.2％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。/n

【技术特征摘要】
1.一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.3-0.5％，铜Cu：5.3-5.8％，钛Ti：0.15-0.35％，硼B：0.0005-0.006％，钒V：0.05-0.3％，锆Zr：0.05-0.2％，锡Sn：0-0.2％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。


2.根据权利要求1所述的铝铜合金焊丝，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.3-0.5％，铜Cu：5.4-5.7％，钛Ti：0.15-0.35％，硼B：0.0005-0.006％，钒V：0.05-0.3％，锆Zr：0.05-0.2％，锡Sn：0-0.15％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。


3.根据权利要求1所述的铝铜合金焊丝，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰M...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，王帅，翟玉春，
申请(专利权)人：抚顺东工冶金材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21