7XXX铝合金焊接用焊材成分的设计方法及焊材技术

本发明专利技术公开了7XXX铝合金焊接用焊材成分的设计方法及焊材，设计方法，包括如下步骤：A、选定高焊接线的7XXX铝合金样品，作为焊接熔池成分的对照样本，明确对照样本的组分组成为第一组分；B、确定待焊接的母材，所述母材至少包括第一母材和第二母材，其中第一母材的组分组成为第二组分，第二母材的组分组成为第三组分；C、依据如下公式，确定焊材的各组分组成含量：焊材成分*第一稀释率＝第一组分成分

【技术实现步骤摘要】
7XXX铝合金焊接用焊材成分的设计方法及焊材


[0001]本专利技术是关于金属材料焊接
，特别是关于一种7XXX铝合金焊接用焊材成分的设计方法及焊材。

技术介绍

[0002]超高强7XXX铝合金因其具有显著热裂敏感性而被称为难焊接合金。热裂敏感性高导致的凝固开裂和液化开裂问题是导致超高强度7XXX铝合金系列合金焊接性差的关键因素。如何消除7000系列合金在熔焊过程中的热裂纹，提高其可焊性，已成为材料科学领域的研究热点。
[0003]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种7XXX铝合金焊接用焊材成分的设计方法及焊材，通过优化设计的高性能7XXX铝合金焊材设计技术，有效实现了相关产品的高效、高质量焊接，从而满足生产需求、改善产品的焊接质量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的实施例提供了设计方法，包括如下步骤：A、选定高焊接线的7XXX铝合金样品，作为焊接熔池成分的对照样本，明确对照样本的组分组成为第一组分；B、确定待焊接的母材，所述母材至少包括第一母材和第二母材，其中第一母材的组分组成为第二组分，第二母材的组分组成为第三组分；C、依据如下公式，确定焊材的各组分组成含量：焊材成分*第一稀释率＝第一组分成分
‑
第二组分成分*第二稀释率
‑
第三组分成分*第三稀释率；D、确定焊材的完整组成。
[0006]在本专利技术的一个或多个实施方式中，对照样本的合金样品选自7N01。
[0007]在本专利技术的一个或多个实施方式中，母材至少选自7075、7050、7475、7055。当然这里的母材同样还可以选自其它7XXX合金。
[0008]在本专利技术的一个或多个实施方式中，第一组分的组成至少包括，wt.％：Zn4.0
‑
5.0％，Mg1.0
‑
2.0％，Cu≤0.2％，Mn0.2
‑
0.7％，Cr0.3
‑
2.0％，Zr≤0.25％，Ti≤0.2％，余量为Al。
[0009]在本专利技术的一个或多个实施方式中，第一稀释率、第二稀释率以及第三稀释率中至少部分不一致。
[0010]在本专利技术的一个或多个实施方式中，步骤D还包括0.1
‑
0.5wt.％的TiC纳米颗粒和/或TiB2纳米颗粒，以形成焊材的完整组成。
[0011]在本专利技术的一个或多个实施方式中，TiC纳米颗粒的尺寸为50
‑
200nm。
[0012]在本专利技术的一个或多个实施方式中，TiB2纳米颗粒的尺寸为50
‑
200nm。
[0013]在本专利技术的一个或多个实施方式中，步骤D中TiC纳米颗粒和TiB2纳米颗粒按质量比1:(1
‑
2)共混。
[0014]在本专利技术的一个或多个实施方式中，焊材，由如前述的7XXX铝合金焊接用焊材成分的设计方法获得。
[0015]与现有技术相比，根据本专利技术实施方式的7XXX铝合金焊接用焊材成分的设计方法及焊材，通过优化设计的高性能7XXX铝合金焊材设计技术，有效实现了相关产品的高效、高质量焊接，从而满足生产需求、改善产品的焊接质量。同时还可以进一步地设计TiC纳米颗粒和TiB2纳米颗粒的引入，从而获得更好的产品焊接性能，优化高性能7XXX铝合金的焊接设计能力。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0017]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0018]目前7XXX铝合金熔焊常用焊丝主要为高Mg焊丝。实践表明，当焊缝中Mg含量为1％
‑
2％时，焊缝抗裂能力最差，采用高Mg焊丝焊接时，可通过焊丝往焊缝金属中添加Mg元素，一方面可使焊缝成分避开抗裂性能最差的Mg含量区间，提高焊缝抗裂性，另一方面也可弥补Mg在焊接高温下的烧损，增加MgZn2强化相数量，提高焊缝强度。
[0019]因此，常选用5XXX系合金焊丝(如5087、ER5183、ER5356、ER556、X5180等)来焊接7XXX系铝合金。高Mg合金焊丝的对7XXX合金的焊接具有局限性，比如ER5356仅能焊接低Zn无Cu的7XXX合金(7005、7039)母材，对于高Zn高Cu的高强和超高强7XXX合金(如7055、7050、7075等)则失效。
[0020]经过分析发现超高强7XXX铝合金不可焊的主要原因为：
①
Zn含量基本在5.0
‑
8.0；
②
Cu元素含量在1.2
‑
2.6；
③
Mn、Cr、Zr、Ti合金元素很少添加。
[0021]在本专利技术的焊丝成分的设计要素包括：第一母材分、第二母材成分、目标焊材成分、稀释率、焊接接头熔池的最终成分等，其中焊接接头熔池的最终成分最终可以确定为7N01成分等。
[0022]实施例1
[0023]本实施例以7N01合金为对照样本合金，焊接接头熔池的最终成分为7N01成分，即：Zn4.0
‑
5.0，Mg1.0
‑
2.0，Cu≤0.2，Mn0.2
‑
0.7，Cr0.3
‑
2.0，Zr≤0.25，Ti≤0.2。
[0024]因此，目标焊材的各组分含量的确定方法如下：
[0025]焊材成分*第一稀释率＝7N01合金
‑
第二组分成分*第二稀释率
‑
第三组分成分*第三稀释率。
[0026]得到新焊丝成分各合金元素含量的后，为了进一步防止开裂，在该新焊丝成分基础上引入0.1
‑
0.5％的原位生成的TiC和TiB2纳米颗粒，形成完整的新型7XXX铝合金焊丝成分。
[0027]具体地讲：
[0028]步骤一：确定焊接接头熔池最终化学成分，即7N01合金成分：Zn4.5，Mg2.0，Cu0.2，Mn0.4，Cr0.5，Zr0.2，Ti0.03。以7050合金和7055合金为焊接对象。
[0029]步骤二：根据公式1计算新焊丝成分各元素含量，这里以7050合金和7055合金焊接为例，即为：
[0030]焊材成分*第一稀释率＝7N01合金
‑
7050合金成分*第二稀释率
‑
7055合金成分*第三稀释率(公式1)。
[0031]7050合金成分：Zn6.4，Mg2.2，Cu2.3，Mn0.03，Cr0.01，Zr0.1，Ti0.02
[0032]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种7XXX铝合金焊接用焊材成分的设计方法，包括如下步骤：A、选定高焊接线的7XXX铝合金样品，作为焊接熔池成分的对照样本，明确对照样本的组分组成为第一组分；B、确定待焊接的母材，所述母材至少包括第一母材和第二母材，其中第一母材的组分组成为第二组分，第二母材的组分组成为第三组分；C、依据如下公式，确定焊材的各组分组成含量：焊材成分*第一稀释率＝第一组分成分
‑
第二组分成分*第二稀释率
‑
第三组分成分*第三稀释率；D、确定焊材的完整组成。2.如权利要求1所述的7XXX铝合金焊接用焊材成分的设计方法，其特征在于，所述对照样本的合金样品选自7N01。3.如权利要求1所述的7XXX铝合金焊接用焊材成分的设计方法，其特征在于，所述母材至少选自7075、7050、7475、7055。4.如权利要求1所述的7XXX铝合金焊接用焊材成分的设计方法，其特征在于，所述第一组分的组成至少包括，wt.％：Zn4.0
‑
5.0％，Mg1.0
‑
2.0％，Cu≤0.2％，Mn0.2
‑
0.7％，Cr0.3

【专利技术属性】
技术研发人员：秦简，田进，王旭，张瑶，刘方镇，于承斌，于佳敏，长海博文，
申请(专利权)人：魏桥轻量化苏州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：