[发明专利]一种用于高性能铝合金的含钪铝合金焊丝

说明书

本发明涉及一种用于高性能铝合金的含钪铝合金焊丝，化学组分的质量百分比为：Mg：4.5％～7.5％，Mn：0.1％～1.0％，Zn：0.2％～1.2％，Ti：0.01％～0.12％，Sc：0.12％～0.6％，Zr：0.02％～0.25％；Fe≤0.2％，Si≤0.15％，含氢量≤0.15ml/100gAl，单元素杂质≤0.05％，杂质合金≤0.15％，余量为Al。该种含钪铝合金焊丝能使得焊接接头的强度更高。

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，尤其涉及一种用于高性能铝合金的含钪铝合金焊丝。

背景技术

高性能铝合金是重要的轻质高强结构材料，具有较高的抗拉强度、韧性及耐蚀性能，在我国当前社会发展中有着广阔的应用前景。近年来，高性能铝合金被广泛地应用于航空航天工业、兵器装备、船舶舰艇、核能源以及民用工业等领域，有效地推动了我国军民工业的快速发展。

目前常用的高性能铝合金包括5系、7系铝合金等，这些高性能铝合金抗拉强度范围为400MPa≤Rm≤650MPa。目前5系、7系铝合金焊接普遍选用ER5356、ER5556、ER5183等焊丝，但是这些焊丝的平板对接焊缝抗拉强度范围为Rm＝240MPa～300MPa，可见目前使用的焊丝的焊接接头的强度远低于高性能铝合金的强度，这就使得焊缝成为铝合金焊接构件性能薄弱区，从而制约了高性能铝合金构件的发展。因此，需要一种能使得焊接接头的强度更高的铝合金焊丝。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能使得焊接接头的强度更高的铝合金焊丝。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该种用于高性能铝合金的含钪铝合金焊丝，化学组分的质量百分比为：Mg：4.5％～7.5％，Mn：0.1％～1.0％，Zn：0.2％～1.2％，Ti：0.01％～0.12％，Sc：0.12％～0.6％，Zr：0.02％～0.25％；Fe≤0.2％，Si≤0.15％，含氢量≤0.15ml/100gAl，单元素杂质≤0.05％，杂质合金≤0.15％，余量为Al。

优选的化学组分的质量百分比为：Mg：5％～7％，Mn：0.1％～0.8％，Zn：0.2％～1.2％，Ti：0.01％～0.07％，Sc：0.15％～0.5％，Zr：0.05％～0.25％；Fe≤0.2％，Si≤0.15％，含氢量≤0.15ml/100gAl，单元素杂质≤0.05％，杂质合金≤0.15％，余量为Al。

进一步优选的，化学组分的质量百分比为：Mg：7％，Mn：0.8％，Zn：1.2％，Ti：0.07％，Sc：0.5％，Zr：0.25％；Fe≤0.2％，Si≤0.15％，含氢量≤0.15ml/100gAl，单元素杂质≤0.05％，杂质合金≤0.15％，余量为Al。

本发明提供的焊丝材料合金成分以Al-Mg系合金为基础，通过添加Mn、Zn、Ti、Sc、Zr等合金元素，提高焊接接头耐蚀性能、抗裂性能并显著提高焊接接头强度。

主合金元素Mg在焊丝合金中与Al基体形成α(Al)固溶体，并形成Mg₂Al₃、Al₈Mg₅等相，提高焊接接头强度和耐蚀性能。

微量Zn元素固溶于α(Al)基体中，提高焊接接头固溶强化效果。

在含Sc铝合金中添加微量Mn元素，一方面可以消除合金枝晶组织，阻止晶粒粗化，另一方面，MnAl₆化合物能溶解杂质Fe元素形成(MnFe)Al₆相，改善熔体质量，减小杂质Fe对焊丝合金的有害影响。

稀土Sc元素为变形铝合金中最为有效的合金化元素，能有效改变合金的微观组织结构、改善并提升合金的强韧性、耐蚀性和疲劳等综合性能，在焊丝合金熔铸过程中形成初生Al₃Sc第二相与α(Al)基体共格，在焊接过程中细化焊缝组织晶粒。