[发明专利]铝合金焊丝及焊接铝锂合金部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种铝合金焊丝及一种焊接铝锂合金部件的方法。

背景技术

铝锂合金由于其高比强度，耐腐蚀性能好等特点成为航空航天领域的理想材料，有研究表明，向铝合金中每加入1％的锂可使铝合金的密度减少约3％，弹性模量提高6％，比弹性模量提高9％。铝锂合金的使用能够帮助民用飞机上减轻机身结构重量，能减少飞机油耗，降低运营成本，减少二氧化碳排放，更节能环保。

随着材料技术的不断发展，国外已经研制出了第三代铝锂合金，其在保持了以往铝锂合金密度低、比强度、比刚度高等优异性能的同时，还具备材料各向异性低，损伤容限高，耐腐蚀性好，焊接性能强等特点。新型铝锂合金的主要代表有2060、2090、2097、2196、2197、2198、2060、8090等型号，已经成功应用于民用飞机领域，如A330、A340和A380等机型的机翼前后缘、附件盖、座椅滑轨、地板梁、机身与机身蒙皮等部件均采用了铝锂合金材料。另外，空客A380-800飞机主舱横梁采用了2196铝锂合金锻压件。

目前，在航空航天领域的铝合金连接工艺还是以铆接为主。相比于铆接，采用焊接工艺能减轻结构重量，提高结构刚度和密封性能。对于一些焊接性能比较好的铝合金，如6000系列铝合金，其焊接构件已经广泛应用于航空航天领域的制造生产。然而对于铝锂合金而言，其合金成分导致其焊接性能一般，容易产生焊接气孔、焊接热裂纹，焊接接头软化等现象。因此，铝锂合金的焊接尚未大规模应用到航空航天领域的生产中。

另一方面，激光焊接技术在近几年的快速发展也使其越来越多地取代了TIG(气体保护焊)、MIG(熔化极惰性气体保护焊)焊接工艺用于航空航天、高铁、核电等高端制造领域。这主要是因为同传统的焊接方式相比，激光焊接焊接具备能量密度更集中，焊接速度快、焊接热影响区小，焊缝力学性能好等特点。因此，如果能将激光焊接技术应用于铝锂合金制造，将有力地推动航空航天领域的制造水平。

一般而言，针对不同的铝合金需要选择不同的焊丝来进行焊接，但是新型铝锂合金的焊接，选用现有的常用焊丝、焊料焊接的强度不高，容易产生裂纹。因此，针对新型铝锂合金的焊接，亟需一种新的焊丝，以减少焊接缺陷、提高焊缝的强度和疲劳寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的焊丝用于新型铝锂合金的焊接时焊接强度不高、容易产生焊接缺陷的缺陷，提出一种铝合金焊丝及焊接铝锂合金部件的方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种铝合金焊丝，其特点在于，其由如下成分组成：

5.9至6.5重量％的铜，

5.0至6.0重量％的硅，

0.3至0.35重量％的锰，

0.15至0.17重量％的钛，

最高0.015重量％的镁，

最高0.010重量％的硼，

最高0.005重量％的锌，

余量为铝，以及制造条件下产生的杂质。

较佳地，所述铝合金焊丝中，镁的重量百分比含量至少为0.005重量％。

较佳地，所述铝合金焊丝中，锌的重量百分比含量至少为0.004重量％。

较佳地，所述铝合金焊丝中，镁的重量百分比含量约为0.010重量％，锌的重量百分比含量约为0.005重量％。

较佳地，所述铝合金焊丝由如下成分组成：

约6.2重量％的铜，

约5.4重量％的硅，

约0.32重量％的锰，

约0.16重量％的钛，

约0.010重量％的镁，

约0.005重量％的锌，

最高0.010重量％的硼，

余量为铝，以及制造条件下产生的杂质。

本发明还提供了一种焊接铝锂合金部件的方法，其特点在于，采用如上所述的铝合金焊丝。

较佳地，所述铝锂合金部件由2060铝锂合金或2099铝锂合金制成。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的铝合金焊丝及焊接铝锂合金部件的方法，适用于新型铝锂合金的焊接，能够实现较高的焊接强度，相比现有的焊丝焊料大幅减少裂纹等焊接缺陷，能取得更细小的焊缝晶粒。经过焊接试验验证，本发明相比于现有常规的铝合金焊丝，焊缝的强度可以提高48MPa以上，同时保持较高的塑性，还能将疲劳寿命提高达25％左右。

具体实施方式