一种多尺度粒子改性的Al-Mg合金焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及金属材料制备技术领域，具体涉及一种多尺度粒子改性的Al

【技术实现步骤摘要】
一种多尺度粒子改性的Al
‑
Mg合金焊丝及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料制备
，具体涉及一种多尺度粒子改性的Al
‑
Mg合金焊丝及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝合金具有良好的导电导热性，较高的强度质量比、抗腐蚀性能和耐损伤性等优势，被广泛用于航空航天、轨道交通、汽车、船舶、压力容器、电子电器、家具等诸多领域，是目前工业应用最为广泛的金属材料之一。惰性气体保护熔化焊接（MIG焊和TIG焊）是实现铝合金结构材料连接一种基本方式，也是当今工业铝合金材料所使用的最为常见的一种连接方式。
[0003]超高强铝合金为含铜7000系铝合金（即Al
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Zn
‑
Mg
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Cu合金），是航空航天领域（比如大飞机）的主要结构材料之一。自第一代超高强7000系铝合金（i.e. 7075合金）发展至今，先后开发了7475、7050、7150、7055、7085等系列超高强铝合金，主要通过时效析出纳米第二相实现强化。7000系铝合金经固溶时效热处理后强度基本都在500MPa以上，强度最高的为7055，极限强度可达到近800MPa。
[0004]随着诸多领域轻量化进程的推进，超高强铝合金应用领域由航空航天逐渐拓展至民用、武器军工等其他领域，正所谓一代材料一代焊接，超高强铝合金的焊接和3D打印是无法逃避的问题，且需求日益迫切，其关键在于其配用焊丝的设计开发和制备。目前，高强及超高强铝合金焊接存在最大的问题是具有较大的热裂纹倾向而出现开裂的现象，以及焊后强度性能损失的问题。

技术实现思路

[0005]本方案的目的在于提供一种多尺度粒子改性的Al
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Mg合金焊丝及其制备方法，以解决在焊接高强及超高强铝合金时容易出现焊接热裂纹，以及焊缝强度不够高的问题。
[0006]为了达到上述目的，本方案提供一种多尺度粒子改性的Al
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Mg合金焊丝及其制备方法，包括：合金焊丝本体；所述合金焊丝本体按照各主元素化学成分百分比选取：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%; 其余为Al和不可避免的杂质元素。
[0007]本方案有益效果：通过本专利技术可制备出含有亚微米级TiB2颗粒及纳米尺度TiC颗粒的铝镁合金焊丝，能够细化焊缝组织，显著降低焊接裂纹敏感性，同时能够提高焊后焊缝强度，可用于高强及超高强铝合金结构件的焊接。
[0008]进一步，TiB2和TiC颗粒的总含量在1%~5%范围内。
[0009]进一步，所述TiC颗粒大小为10~60 nm。
[0010]进一步，所述TiB2颗粒大小为0.2~2 μm。
[0011]进一步，所述方法包括如下步骤：步骤一：制备含有亚微米级TiB2颗粒及纳米尺度TiC颗粒的铝中间合金；
步骤二：将含有亚微米级TiB2颗粒及纳米尺度TiC颗粒的铝中间合金和Al
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Mn、Al
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Cr、Al
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Cu等中间合金在温度控制在760
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820℃的熔炼炉中熔炼，并采用惰性气体保护，待完全熔化后加入Mg，充分搅拌均匀，然后进行精炼除气除渣的熔体净化工序；步骤三：熔体净化后的控制合金熔体在780
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820℃时导入到中间包保温，并在750
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800℃时注入到连续半固态流变挤压机，制备出直径为8
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10mm的铝合金线坯，连续流变挤压机挤压辊转速为5
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30m/min，挤压辊中冷却水流量为40
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60L/min；步骤四：将线坯经热轧和拉拔、中间退火及表面处理，最后加工成φ1.2mm
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φ1.6mm的盘卷焊丝或φ2.4mm
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φ4.0mm的直条焊丝。
[0012]进一步，步骤一中含有颗粒的铝中间合金的制备方法步骤为：步骤1：按比例配制K2TiF6、KBF4、KCl、BaCl2混合盐；步骤2：将纳米TiC颗粒与混合盐均匀混合；步骤3：将纯铝放置到石墨坩埚中，启用熔炼炉对石墨坩埚进行加热，使石墨坩埚内温度达到780℃温度将纯铝熔化；步骤4：将均匀混合纳米颗粒的混合盐倒入铝熔体中；步骤5：将铝熔体升温至800~850℃；步骤6：均匀搅拌铝熔体15~30分钟；步骤7：采用高频振动板对铝熔体进行振动或者采用电磁搅拌对铝熔体进行持续搅拌，自然冷却；步骤8：待熔体完全冷却后，去除表面的盐，即可获得多尺度混合颗粒的铝中间合金。
附图说明
[0013]图1经本专利技术所制备的多尺度粒子改性的Al
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8Mg合金焊丝焊后焊缝金相图。
[0014]图2 未经多尺度粒子改性的Al
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8Mg合金焊丝焊后焊缝金相图。
[0015]图3 经本专利技术所制备的多尺度粒子改性Al
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8Mg合金焊丝焊后焊缝EBSD图。
[0016]图4 未经多尺度粒子改性后的Al
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8Mg合金焊丝焊后焊缝EBSD图。
[0017]图5经本专利技术所制备的多尺度粒子改性的Al
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8Mg合金焊丝焊后焊缝SEM图。
[0018]图6 未经多尺度粒子改性后的Al
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8Mg合金焊丝焊后焊缝SEM图。
具体实施方式
[0019]下面通过具体实施方式进一步详细说明：实施例1：一种多尺度粒子改性的Al
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Mg合金焊丝的其制备方法，包括如下步骤：步骤一：选取材料：Mg: 5.5%; Mn: 1.0%; Cr: 0.05%; Cu: 1.0%; TiB2: 0.5%; TiC: 3.5%;其余为Al和不可避免的杂质元素；步骤二：制备含有亚微米级TiB2颗粒及纳米尺度TiC颗粒的铝中间合金；步骤三：将含有亚微米级TiB2颗粒及纳米尺度TiC颗粒的铝中间合金和Al
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Cr、Al
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Cu等中间合金在温度控制在800
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820℃的熔炼炉中熔炼，并采用惰性气体保护，待完全熔化后加入Mg，充分搅拌均匀，然后进行精炼除气除渣的熔体净化工序；步骤四：熔体净化后的控制合金熔体在800
‑
820℃时导入到中间包保温，并在780
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800℃时注入到连续半固态流变挤压机，制备出直径为10mm的铝合金线坯，连续流变挤压机挤压辊转速为5
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30m/min，挤压辊中冷却水流量为40
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60L/min；步骤五：将线坯经热轧和拉拔、中间退火及表面处理，最后加工成φ1.2mm的盘卷焊丝或φ4.0mm的直条焊丝；实施例2：一种多尺度粒子改性的Al
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Mg合金焊丝的其制备方法，包括如下步骤：步骤一：选取材料：Mg: 7.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多尺度粒子改性的Al
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Mg合金焊丝，其特征在于，包括：合金焊丝本体；所述合金焊丝本体按照各主元素化学成分百分比选取：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%; 其余为Al和不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的一种多尺度粒子改性的Al
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Mg合金焊丝，其特征在于，TiB2和TiC颗粒的总含量在1%~5%范围内。3.根据权利要求1所述的一种多尺度粒子改性的Al
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Mg合金焊丝，其特征在于，所述TiC颗粒大小为10~60 nm。4.根据权利要求1所述的一种多多尺度粒子改性的Al
‑
Mg合金焊丝，其特征在于，所述TiB2颗粒大小为0.2~2 μm。5.根据权利要求要求1
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4任意一项所述的一种多尺度粒子改性的Al
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Mg合金焊丝的其制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一：制备含有亚微米级TiB2颗粒及纳米尺度TiC颗粒的铝中间合金；步骤二：将含有亚微米级TiB2颗粒及纳米尺度TiC颗粒的铝中间合金和Al
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Mn、Al
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Cr、Al
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Cu等中间合金在温度控制在760
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820℃的熔炼炉中熔炼，并采用惰性气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈继强，周子翔，钟世标，韩双，文锋，管仁国，齐亮，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：