[发明专利]一种高强铝锌镁钪合金用焊丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强铝锌镁钪合金用焊丝及其制备方法，用于高强铝锌镁钪（Al-Zn-Mg-Sc）系铝合金熔化焊接，属于材料科学与工程领域。

背景技术

高强铝锌镁钪合金比强度高、焊接性能优异，是继铝镁锂合金、铝镁钪合金之后又一种航天、航空大型结构件的储备材料。高强铝锌镁钪合金具有较高的屈服强度和拉伸强度，是飞机燃料箱和火箭贮箱优先考虑的材料。近年来随着航空航天工业的发展，高强可焊铝锌镁钪合金的应用提到日程。

铝锌镁钪合金在大型结构件上的应用离不开焊接技术，高强铝锌镁钪合金是在传统铝锌镁系合金（如7005、7A52）基础上添加铜及微量元素钪、锆和锰等，通过钪、锆和锰的多组元复合微合金化技术，改善铝锌镁系合金的性能，提高合金的抗拉强度。其最大抗拉强度可达550-570Mpa。高强铝锌镁钪合金可以采用ER5356、ER5556、5B06等铝镁焊丝和铝镁钪焊丝焊接，采用此类焊丝焊接虽可获得一定质量的接头，但在抗裂性、抗应力腐蚀性能特别是接头综合力学性能上均无法发挥出高强铝锌镁钪合金的强度优势。

由于高强铝锌镁钪合金的综合性能较高，其对焊接质量的要求也同步提高，尤其对接头力学性能有较高要求，现行的铝镁系焊丝不足以支撑高强铝锌镁钪合金的综合性能优势，无法为该合金提供良好的焊接匹配性，影响该合金的工程应用，因此对高性能配用焊丝的研制要求十分迫切。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种高强铝锌镁钪合金用焊丝，用于高强铝锌镁钪合金的焊接，大大提高了焊接质量，其焊缝可获得较高的接头综合力学性能，且具有优良的耐应力腐蚀性能。

本发明的另外一个目的在于提供一种高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种高强铝锌镁钪合金用焊丝，包含如下质量百分比含量的组份：

Zn1.0-5.0%；Mg1.0～6.0%；Sc0.05～0.25%；Zr0.05-0.25%；Mn0.1～0.4%；Cu0.5～1.0%；Ti0.05～0.25%；余量为Al。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝中，还包含质量百分比含量为0.01～0.15%的稀土元素Y或稀土元素Ce，包含质量百分比含量为0.05～0.25%的金属Cr。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝中，金属Al含量≥99.9%，且Al、Mg以纯金属形式加入，金属Zn、Sc、Zr、Mn、Cu、Ti、Y或Ce、Cr均以铝基中间合金形式加入。

一种高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法，包括如下步骤：

（1）、合金冶炼，具体过程为：在熔炼炉中依次加入金属Al，以及金属Zn、Sc、Zr、Mn、Cu、Ti、Y或Ce、Cr的铝基中间合金，待熔炼炉中的金属全部熔化后加入金属Mg，熔炼温度为760-790℃，熔炼时间为10-20min；之后加入精炼剂，搅拌2-3分钟后，去除熔体表面浮渣，完成精炼；

（2）、测量含氢量，具体过程为：从精炼后的熔炼炉中舀取熔融金属，测量金属熔体的含氢量，若金属熔体的含氢量小于0.18ppm，进入步骤（3）；

（3）、对熔融金属进行铸锭；

（4）、将合金铸锭退火后挤压成盘条，再通过多道次拉拔，加工成连续盘状焊丝。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法中，步骤（1）中加入的精炼剂为六氯乙烷C₂H₆；精炼次数为2～4次。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法中，步骤（1）中将金属Mg用铝箔包覆后采用石墨漏斗压入熔炼炉；将精炼剂用铝箔包覆后采用石墨漏斗压入熔炼炉。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法中，步骤（3）中进行铸锭时，先将熔融金属倒入中间包里，再由中间包引流进入铸锭结晶器里浇铸。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法中，步骤（2）中对熔融金属测量含氢量后，再精炼1次。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法中，步骤（4）中合金铸锭的退火温度为450℃～470℃。

在上述高强铝锌镁钪合金用焊丝的制备方法中，步骤（4）得到的盘状焊丝在使用前，采用焊丝穿过拔丝模刮削的方式对焊丝表面进行光亮化处理，刮削厚度为20-30μm；或者采用除油、碱洗、酸中和、水洗、烘干的方式清理焊丝表面。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：