[发明专利]一种ZrB2

说明书

本发明公开了一种ZrB₂陶瓷颗粒改性的Al‑Zn‑Mg‑Cu铝合金焊条及其制备方法，所述铝合金焊条按质量百分比含量由：4.0‑6.7wt.％Zn，1.6‑2.0wt.％Mg，0.5‑2.0wt.％Cu，0.5‑5.0wt.％ZrB₂，余量为Al组成。其中，所述的ZrB₂由K₂ZrF₆粉末和KBF₄粉末原位反应生成，K₂ZrF₆粉末和KBF₄粉末的质量比为1:1.13‑1:1.25。本发明的铝合金焊条对喷射成形7055铝合金进行熔化焊焊接，焊接接头强度达到了296MPa，T76热处理后焊接接头的抗拉强度高达530MPa，约为母材强度的88％。适用于7xxx系高强铝合金的焊接。

技术领域

本发明属于铝合金焊条技术领域，特别涉及到一种ZrB₂陶瓷颗粒改性的Al-Zn-Mg-Cu铝合金焊条及制备方法。

背景技术

铝合金具有比重小、比强度高、易加工等优点，在航空航天、高速船舶、铁路车辆及军工领域应用广泛。但是铝合金熔化焊焊接接头软化和塑性差等问题成为制约其应用的瓶颈。目前主要采用搅拌摩擦焊(FSW)焊接7xxx系高强铝合金，这是因为FSW具有焊接热输入小，焊缝晶粒细小，无需添加焊丝，焊后残余应力小和变形小等优点。但是FSW过程是全机械化的，且工件需要约束在设计良好的工装夹具中，因此其难以焊接形状复杂的构件。焊接7xxx系高强铝合金制备的复杂构件，必须采用熔化焊。目前通常采用ER5183、ER5356或者ER4043焊丝对7xxx系铝合金进行焊接，均无法克服熔化焊接头软化的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的FSW焊接工艺的工装约束和无法焊接形状复杂件等问题，提供一种制备工艺简单、性能优异的ZrB₂陶瓷颗粒改性的Al-Zn-Mg-Cu铝合金焊条。

本发明的铝合金焊条可以根据不同铝合金焊件进行成分配比的调整。而使用陶瓷颗粒改性的焊条可以将陶瓷颗粒作为增强相引入焊缝中，起到细化晶粒和钉扎位错的作用，获得力学性能优异的熔化焊焊接接头。在很大程度上扩大了其应用范围，具有良好的应用前景。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种ZrB₂陶瓷颗粒改性的Al-Zn-Mg-Cu铝合金焊条，按质量百分比含量由：4.0-6.7wt.％Zn，1.6-2.0wt.％Mg，0.5-2.0wt.％Cu，0.5-5.0wt.％ZrB₂，余量为Al组成，总质量百分比含量为100％。其中，所述的ZrB₂由K₂ZrF₆粉末和KBF₄粉末原位反应生成，K₂ZrF₆粉末和KBF₄粉末的质量比为1:1.13-1:1.25。

进一步优选，所述的Al为纯度99％的纯铝，所述的Mg为纯度99％的纯镁，所述的Zn为纯度99％的纯锌，所述的Cu为纯度99％的纯铜。

进一步优选，所述的K₂ZrF₆的纯度98％，所述的KBF₄的纯度98％。

为达到上述目的，本发明采用如下另一个技术方案予以实现。

一种ZrB₂陶瓷颗粒改性的Al-Zn-Mg-Cu铝合金焊条制备方法，包括如下步骤：

1、将Al放在电阻炉中的石墨坩埚内升温至780～830℃全部熔化；