[发明专利]一种原位纳米颗粒增强铝基焊丝及其制备方法和焊接方法

说明书

本发明提供了一种原位纳米颗粒增强铝基焊丝及其制备方法和焊接方法，属于焊丝技术领域。本发明提供的铝基焊丝在焊接的高温条件下药芯中的陶瓷粉末Bsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、ZrOsubgt;2/subgt;、TiOsubgt;2/subgt;会与焊件中的金属粉末发生原位反应，生成ZrBsubgt;2/subgt;、TiBsubgt;2/subgt;以及Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;三元纳米陶瓷颗粒，多元纳米颗粒增强相之间相互影响，具有协同效应，相比单一纳米颗粒，更具细化和强化效果；同时ZrBsubgt;2/subgt;、TiBsubgt;2/subgt;以及Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;是良好的高温吸收材料，在焊接过程中能够在表面产生活性位点，使Sc、Er和Zr更易附着在陶瓷颗粒表面，改善纳米陶瓷颗粒与铝的润湿性，从而获得分布更加均匀的纳米颗粒；铝化稀土相对焊缝起到显著的细化和强化作用，从而提高焊丝的焊接性能。

技术领域

本发明涉及焊丝技术领域，尤其涉及一种原位纳米颗粒增强铝基焊丝及其制备方法和焊接方法。

背景技术

铝合金具有低密度、高强度、高抗疲劳等特点，广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。新世纪，汽车制造、航空航天等领域关键结构部件，要求满足轻量化、强韧化、大型化和高可靠性等要求，其焊接性提升成为关键。6XXX、7XXX铝合金焊接困难一定程度上是由其热裂纹敏感性高造成的。加之焊接热循环过程中合金析出相发生溶解和粗化，大幅降低铝合金焊接板材的力学性能。

因此，如何提高铝基焊丝的焊接性能，从而提高焊接板材的力学性能成为本领域亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原位纳米颗粒增强铝基焊丝及其制备方法和焊接方法。本发明提供的原位纳米颗粒增强铝基焊丝具备优异的焊接性能，使得焊接板材具备优异的力学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种原位纳米颗粒增强铝基焊丝，包括由内而外依次设置的药芯、外皮和保护层；

以质量百分比计，所述药芯包括以下组分：B₂O₃1.7％～8.1％、ZrO₂1.0％～5.4％、TiO₂1.1％～5.7％、粉末为0.1％～1.0％、Mg 0.8％～1.2％、Si0.4％～1.2％、Cu 0.1％～0.4％、Cr 0.04％～0.35％、Zn 0.15％～0.25％和余量的铝粉；

或者，所述药芯包括以下组分：B₂O₃1.7％～8.1％、ZrO₂1.0％～5.4％、TiO₂1.1％～5.7％、粉末为0.1％～1.0％、Zn4.0％～8.0％、Mg 1.0％～3.5％、Cu 0％～2.5％和余量的铝粉；

所述粉末为Sc、Er和Zr中的至少一种。

优选地，以质量百分比计，所述药芯包括以下组分：B₂O₃2.0％～8.0％、ZrO₂1.1％～5.0％、TiO₂1.1％～5.0％、粉末为0.3％～1.0％、Mg 1.0％～1.2％、Si0.6％～1.0％、Cu0.1％～0.2％、Cr 0.1％～0.30％、Zn 0.20％～0.25％和余量的铝粉。

优选地，以质量百分比计，所述药芯包括以下组分：B₂O₃2.0％～8.1％、ZrO₂1.1％～5.4％、TiO₂1.5％～5.0％、粉末为0.45％～0.6％、Zn 6.0％～7.6％、Mg 1.6％～2.4％、Cu 1.4％～2.0％和余量的铝粉。