[发明专利]一种含钪铝合金焊丝铸锭的制备方法

说明书

本发明一种含钪铝合金焊丝铸锭的制备方法，其特征在于该焊丝质量百分比组成为Mg：4.5～7.5％、Mn：0.1～1％、Zn：0.2～1.2％、Ti：0.01～0.12％、Sc：0.02～0.6％、Zr：0.02～0.35％，Fe≤0.2％，Si≤0.15％，余量为Al；焊丝铸锭的制备包括以下步骤：1)按照目标成分进行配料；2)将原料放入真空炉坩埚中；3)开启真空熔炼炉设备，抽真空至10Pa以下开始升温熔化。本发明制备方法的熔炼温度达到850～1000℃，高熔炼温度能抑制含熔体中含钪、锆第二相的聚集、粗化，减少铸锭中大尺度第二相的体积分数，同时焊丝铸锭基体晶粒也得以细化，氢含量降低。

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种含钪铝合金焊丝铸锭的制备方法。

背景技术

铝合金焊接材料在铝合金应用中扮演着重要角色，焊接接头性能成为铝合金工程应用选材的重要依据。材料技术的发展带动一系列新型铝合金材料的成功研制和应用，同时，相应焊接材料技术也在不断跟进以适应新型铝合金材料的应用和推广。

高性能焊接材料技术的突破有效的途径是通过在原有焊材基础上改良成分或设计全新的成分体系，这类焊材往往成分较复杂，合金化程度高，采用添加大量过渡族和稀土元素的方法，如Zr、Er、Sc等，用以提高焊接接头的力学性能并降低焊缝金属裂纹倾向。例如，在Zr、Ti元素微合金化的铝合金焊丝中含有Al₃Zr、Al₃Ti等高熔点初生相，当熔铸工艺控制不当，此类初生相将聚集、长大形成大量大尺寸(直径＞20μm)第二相，不利于焊丝材料的加工与提高焊接性能。

复杂的合金成分体系必然对焊材制备工艺提出更严苛的要求，本发明针对Al-Sc-Zr合金体系中高熔点相与低熔点基体并存的特点，通过对铝合金熔炼技术的改进，可以减少熔体中夹渣、降低合金氢含量、细化铸锭组织等、优化合金强化相分布，获得高品质的焊丝合金铸锭。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种基体晶粒细小、第二相尺寸小的含钪铝合金焊丝铸锭的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种含钪铝合金焊丝铸锭的制备方法，该焊丝质量百分比组成为Mg：4.5～7.5％、Mn：0.1～1％、Zn：0.2～1.2％、Ti：0.01～0.12％、Sc：0.02～0.6％、Zr：0.02～0.35％，Fe≤0.2％，Si≤0.15％，余量为Al；其特征在于：焊丝铸锭的制备包括以下步骤：

1)按照目标成分进行配料；

2)将原料放入真空炉坩埚中；

3)开启真空熔炼炉设备，抽真空至10Pa以下开始升温熔化，待熔炼炉内温度升至400～600℃，往真空炉内充惰性气体至真空值800～1500Pa；

4)继续升温至850～1000℃，合金完全熔化后往熔体底部通入惰性气体，并进行机械搅拌，惰性气体流量10～30L/min，机械搅拌时间10～25min；

5)搅拌结束后停止通惰性气体，静置5～15min后，将金属液转移至结晶器中得到焊丝铸锭。

作为优选，所述步骤1)中Al纯度≥99.95％、Mg纯度≥99.98％、Zn纯度≥99.995％，Mn、Ti、Sc、Zr分别使用Al-(5～15)％Mn、Al-(5～15)％Ti、Al-(1～5)％Sc、Al-(1～10)％Zr中间合金。

作为优选，所述步骤1)中原料使用前清理干净后置于烘箱中干燥，烘箱温度150～250℃，烘烤时间≥2h。

作为优选，所述步骤2)中Al锭铺底，然后放置Mg、Zn锭，最后将Al-Mn、Al-Ti、Al-Sc、Al-Zr中间合金均匀分散放入坩埚中。