[发明专利]一种高表面张力4xxx系铝合金焊丝及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高表面张力4xxx系铝合金焊丝及其制备方法和应用，该焊丝化学成分的重量百分比为：Si5.0％‑6.5％，Fe0.60％‑0.80％，Cu0.20％‑0.35％，Mn0.10％‑0.30％，Mg0.15％‑0.25％，Ti0.15％‑0.25％，Zn0.10％‑0.20％，Sc0.10％‑0.25％，Zr0.05％‑0.20％，Er0.01％‑0.10％，V0.05％‑0.10％，Y0.05％‑0.10％，余量为Al及不可避免的杂质元素，通过对焊丝化学成分进行合理设计调控并引入表面活性元素得到，其应用于电弧增材制造能显著提高沉积层精度和打印零部件的力学性能。

技术领域

本发明属于电弧增材制造材料领域，具体涉及一种高表面张力4xxx系铝合金焊丝及其制备方法和应用。

背景技术

增材制造是具有生产革命意义的新一代制造技术，是推动制造业转型升级的驱动引擎。与传统减材制造技术相比，增材制造具有快速近净成形技术优势，材料利用率高、制造成本低、生产周期短，特别是能够实现精密复杂零件的无模具、高自由度、定制化成型。根据热源不同，金属增材制造主要分为激光增材制造、电子束增材制造和电弧增材制造。由于铝合金具有激光反射率高、热膨胀系数大、液相表面张力低等特殊的物理化学特性，其激光焊接易出现气孔、成形精度差等问题，降低了接头的力学性能，在工业中的应用受到限制。其中电弧增材制造技术因具有熔覆效率高、成型尺寸大、设备成熟且可扩展性高等优势，在金属结构材料领域具有广阔应用前景。

增材制造技术是一种通过逐层沉积填充材料直接制造构件的新技术，其中又分为粉末和丝材两大类，前者由于其制备工艺复杂，设备价格昂贵，目前还未普遍使用，丝材电弧增材制造工艺是增材制造技术中一种通过数字化方式增加材料的典型工艺，与其它增材制造技术相比，电弧增材制造具有沉积效率高、制造成本低、可制造大尺寸构件等优点，以及高度柔性、技术集成度高、材料利用率高、设备成本低和生产效率高等优势。

专利申请CN201811248423X公开了一种增材制造用铝合金粉末及其制备方法，通过工艺优化，制成的铝合金增材制造用粉末球形度高，球形率大于95％，粒径在20±15μm范围内，粒径分布窄，有利于提高增材制造过程中粉末的流动性，可有效起到降低增材制造零部件成分偏析的作用，提高零部件的性能，制备过程中Al、Ti和B₄C粉末发生化学反应生成的TiB₂和TiC增强颗粒，增材制造过程中起到等轴晶形核和晶粒细化的作用，制备的合金大部分晶粒为等轴晶粒，晶粒平均尺寸为50μm，制备的增材制造用铝合金材料具有较高的抗拉强度和延伸率。专利申请CN2019105945490公开了一种通过电弧增材制造进行铝碳化硅复合材料丝材打印的方法，该方法直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，再通过送丝进行逐层打印，可以实现工件的高效快速成形，适用于大尺寸且形状较复杂的构件，其另一个优势是可以实现材料的近净成形，不仅提高原材料的使用率，还能简化复合材料的加工过程，从而节省加工成本，提高材料的利用效率，制备的复合材料具有较高的比刚度、比强度，广泛用于制备航空航天、汽车、船舶等领域的结构件。专利申请CN2019106720649公开了一种电弧增材制造用铝硅基焊丝及其制备方法，其中铝硅基焊丝的增强方式为合金补偿和合金强化，配备的制丝工序中通过去应力退火温度和时间随道次递增逐步提升，焊丝的强度硬度逐步提高，韧性也能保持，具有这种性质的焊丝能实现连续生产，与电弧丝打印匹配。