一种镁合金焊丝及其制备方法技术

一种镁合金焊丝，其化学成分按重量百分比计：Al：2.00wt％-2.50wt％；Zn：0.28wt％-0.50wt％；Mn：0.25wt％-0.50wt％；Ca：0.01wt％-0.03wt％；Ce：0.10wt％-0.83wt％；Y：0.02wt％-0.05wt％；余量为Mg；本发明专利技术还涉及上述镁合金焊丝的制备方法。本发明专利技术的镁合金焊丝可满足Mg-Al-Zn系镁合金熔化焊用并具有较高强度，能够在低含量合金化元素条件下，获得更加优异的组织性能，具有较高的抗拉强度、屈服强度和伸长率，焊接后可获得较高的接头强度，能够避免焊接接头在焊缝位置处出现断裂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及Mg-Al-ai(镁铝锌)系镁合金焊丝，更具体的说，涉及一种用于 AZ31B (符合ASTM-93/B 93M标准)熔化焊的镁合金焊丝及其制备方法。
技术介绍
镁合金的密度为1. 75-1. 90g/cm3,仅为铝合金的2/3，钢铁的1/4，与其他金属材料相比，具有较高的强度/重量比，以及良好的降噪音和减震性能，可再回收利用、复合环保要求，在交通运输、轻工建材、通讯、电子、航空航天等领域具有广泛的应用潜力。随着镁合金产品的用量增加，镁合金焊接结构件也逐渐增加，对镁合金焊丝的需求不断增加。但是， 从镁合金焊丝研究现状来看，用于科研和实际生产的镁合金焊丝的种类较少。Mg-Al-Zn系合金作为工业生产中应用最早，使用也是最广泛的镁合金，工程上对适用于Mg-Al-ai系合金的高性能焊丝材料的需求十分迫切；并且，对于具有越来越高的使用要求的镁合金产品，其对焊接质量的要求也在逐步提高，尤其对焊接接头处的屈服强度和抗拉强度提出了较高的要求，对于Mg-Al-ai系的镁合金产品的焊接，目前国内主要采用同质的镁合金焊丝，然而，同质焊丝在焊接过程中，镁和锌等元素挥发氧化烧损严重、焊接区晶粒粗大而使得接头强度明显低于母材强度，不足以提供良好的焊接匹配性，容易在焊接接头处出现热裂纹。中国专利技术专利申请(公开号CN101585121)公开了一种高抗热裂性能镁合金焊丝，尤其是涉及一种用于AZ31系列镁合金的焊丝，其化学成分按质量百分数计A1 5. 39-6. 60%, Zn 0. 62-0. 74%, Ce 0. 04-0. 06%, Mn 0. 25-0. 28%和少量的 Cu、Ni、Fe、Si 等杂质。该焊丝含有少量稀土元素铈，比AZ31镁合金母材的铝含量高，利用稀土元素Ce的细化晶粒、净化晶界的作用，和适当提高Al含量，增加Mg-Al共晶物数量，产生“共晶愈合” 作用，防止焊缝热裂纹；这种方案虽然能够防止焊缝热裂纹，但是焊接接头处的抗拉强度和伸长率较低，断裂仍然发生在焊接接头的焊缝位置处。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的镁合金焊丝焊接后，焊接接头的屈服强度和抗拉强度较低，容易在焊接接头的焊缝位置处出现断裂的技术问题。本专利技术提供了一种镁合金焊丝，所述镁合金焊丝的化学成分按重量百分比计A1 2. OOwt % -2. 50wt % ；Zn :0. 28wt % -0. 50wt % ；Mn :0. 25wt % -0. 50wt % ；Ca 0. Olwt% -0. 03wt% ；Ce :0. IOwt% -0. 83wt% ；Y :0. 02wt% -0. 05wt% ；余量为 Mg。优选地，所述镁合金焊丝的化学成分按重量百分比计A1 2. IOwt % -2. 40wt% ； Zn :0. 35wt % -0. 50wt % ；Mn :0. 28wt % -0. 45wt % ；Ca :0. Olwt % -0. 025wt % ；Ce 0. 30wt% -0. 83wt% ；Y :0. 02wt% -0. 03wt% ；余量为 Mg。优选地，所述镁合金焊丝中还含有重量百分比不大于0.03wt%的杂质，所述杂质为CiuNiJeJi中的一种或几种。3优选地，所述镁合金焊丝的直径为2mm-3mm。本专利技术还提供了上述镁合金焊丝的制备方法，包括以下步骤将配方量的镁合金焊丝的原料经过熔炼、浇铸的方法获得镁合金铸锭，将该镁合金铸锭经机械加工成镁合金棒料，再将镁合金棒料采用热挤压方法制得所述镁合金焊丝，其中，所述镁合金原料包含镁锭、铝锭、锌锭、铈锭、镁钙中间合金锭、镁锰中间合金锭以及镁钇中间合金锭；其中，各组成元素的重量百分比:A1 2. OOwt % -2. 50wt% ； Zn :0. 28wt % -0. 50wt % ； Mn :0. 25wt % -0. 50wt % ；Ca :0. Olwt % -0. 03wt % ；Ce :0. IOwt % -0. 83wt % ；Y 0. 02wt% -0. 05wt% ；余量为 Mg。优选地，所述镁锭为含Mg 99. 9wt%以上的纯镁锭；所述铝锭为含Al 99. 9wt%以上的纯铝锭；所述锌锭为含Si 99. 9wt%以上的纯锌锭；所述铈锭为含Ce 99. 9wt%以上的纯铈锭。优选地，所述镁合金原料中还含有重量百分比不大于0.03wt%的杂质元素，所述杂质元素为Fe、Si、Ni、Ca中的一种或几种。优选地，在所述熔炼步骤前对原料进行预热处理将镁锭、铝锭、锌锭、铈锭、镁钙中间合金锭、镁锰中间合金锭和镁钇中间合金锭进行预热，预热温度200°C 士5°C，时间 IOmin士Imin0优选地，所述熔炼步骤包括1)、熔融合金化将坩埚置于烘干箱中预热，温度400°C 士5°C，时间30min士;3min，再将坩埚置于熔炼炉中，并在坩埚内置放镁锭、铝锭，同时置放覆盖剂，将熔炼炉由室温升温至700°C 士5°C，升温速率20°C /min，恒温保温IOmin士 Imin ；再置放镁钙中间合金和镁锰中间合金，恒温保温IOmin士 Imin ；然后升温至800 °C 士5 °C，再置放铈锭和镁钇中间合金，恒温保温20min士aiiin ；之后降温至 7000C 士 5°C，置放锌锭，恒温保温IOmin 士 lmin，制得镁合金熔液；2)精炼在镁合金熔液表面均勻撒入覆盖剂，并置放精炼剂，然后升温至 7600C 士5°C，恒温保温20min士aiiin，直至合金熔液呈现镜面光泽，再将温度由760V 士5°C 降至 700 °C 士 5°C。优选地，所述浇铸步骤将精炼后的镁合金熔液浇铸入温度200°C 士5°C的模具中， 浇铸完成后，将模具及其内的镁合金熔液置于空气中冷却，冷却至450°C 士5°C，将镁合金铸锭脱模并置于干燥的细砂中，使其在空气中自然冷却至室温。本专利技术能够提供一种可满足Mg-Al-Si系镁合金，尤其是AZ3IB镁合金工程熔化焊用并具有较高强度的镁合金焊丝，该镁合金焊丝能够在低含量合金化元素条件下，获得更加优异的组织性能，具有较高的抗拉强度ob、屈服强度08和伸长率O，焊接后可获得较高的接头强度，能够降低焊缝合金的焊接热裂倾向性，并能够避免焊接接头在焊缝位置处出现断裂。附图说明图IA是本专利技术实施例1焊接试样拉伸试验应力-应变曲线。图IB是对比例1焊接试样拉伸试验应力-应变曲线。图2A是本专利技术实施例1焊接试样拉伸试验断裂处的示意图。图2B是对比例1焊接试样拉伸试验断裂处的示意图。具体实施例方式本专利技术的专利技术人在长期的镁合金研究中，意外的发现通过在Mg-Al-Si系镁合金中添加一定量的Ca、Ce、Y元素，能够提高镁合金焊丝焊接后焊接接头的综合性能1)添加Ca元素能够在焊接过程中改善了镁合金表面的氧化膜性能，使单一的MgO覆盖层变成 MgO-CaO复合氧化膜，MgO-CaO复合氧化膜比单一的MgO覆盖层致密，能够有效的避免镁、锌蒸气和氧气因结合反应导致的持续氧化，减少合金中易挥发的镁、锌两种元素的持续挥发烧损，从而能够有效改善焊接接头处的强度，避免热裂纹的产生；幻通过复合添加一定量的Ce和Y两种元素，能够起到细化组织晶粒的作用，使得细化焊缝金属凝固后期共晶物晶粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种镁合金焊丝，其特征在于，所述镁合金焊丝的化学成分按重量百分比计：Ａｌ：２．００ｗｔ％－２．５０ｗｔ％；Ｚｎ：０．２８ｗｔ％－０．５０ｗｔ％；Ｍｎ：０．２５ｗｔ％－０．５０ｗｔ％；Ｃａ：０．０１ｗｔ％－０．０３ｗｔ％；Ｃｅ：０．１０ｗｔ％－０．８３ｗｔ％；Ｙ：０．０２ｗｔ％－０．０５ｗｔ％；余量为Ｍｇ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林众，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94