[发明专利]一种适用于丝材增材制造的铝硅合金焊丝

说明书

本发明公开一种适用于丝材增材制造的铝硅合金焊丝，按质量百分比计：硅Si：6.50～7.50％，镁Mg：0.45～0.60％，钛Ti：0.05～0.15％，锶Sr+镧La：0.03～0.10％，铁Fe：≤0.15％，H含量低于0.18μg/g，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计≤0.15％，余量为铝Al。制作方法包括配料、熔炼、一次精炼、二次精炼、连铸连挤成形、轧制和/或锻造和/或拉丝联合减径、退火、表面机械刮削及清洗、表面涂封等步骤。本发明所述焊丝具优良的内部质量及外观质量、良好的工艺性能；增材成形堆积体经T6热处理后组织均匀、具良好的室温性能及高温性能稳定性，且各向性能无差异。

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种适用于丝材增材制造的铝硅合金焊丝。

技术背景

铝硅系铸造合金具有优良的铸造性能和良好的加工工艺性能，经过变质和热处理后具有良好的力学、物理、耐蚀性能，是用途最广的铸造铝合金，其用量占铝合金铸件总产量的80％以上，广泛应用于航空、航天、兵器领域。然而，随着航空、航天及兵器等现代化高端装备正向大型化、高参数、极端恶劣条件下高可靠、长寿命服役的方向快速发展，致使其铝合金关键金属构件尺寸越来越大、结构日益复杂、性能要求日益提高，对制造技术的要求越来越高、挑战日益严峻。许多大型复杂壳体采用Al-Si-Mg合金(ZL101A、ZL114A)整体铸件，这些零件结构复杂，尺寸大，壁厚相差悬殊，铸件整体性能要求高，如何保证铸件整体性能的一致性、稳定性难度很大，且铸件产品合格率低。因此，铝合金大型复杂部件制造技术被公认为是航空、航天及兵器等重大高端装备制造业的基础和核心关键技术。

丝材增材制造技术是基于离散堆积的成形原理，利用热源(激光、电子束、电弧的一种或它们的组合)将金属丝熔化，机器人等自动化设备携带焊枪按既定路线行走，逐层堆积实现复杂结构件的整体化近净成形技术，能够很好适应对航空、航天关重结构件的“轻量化”和“高强度”的发展需求，成为航空、航天等领域关键重要铝合金部件重要成形方法之一。传统牌号的铝硅合金，如ZL101A、ZL114A、6061、6063等的成分是按照铸造或形变加工成形工艺设计，虽可采用丝材增材制造技术堆积成形，但丝材增材制造过程是金属丝材的快速熔化再冷却的过程，合金凝固过程中具有极大的冷却速率，合金中的异质形核元素(如Ti等)、杂质元素(如Fe)等所产生的有益或有害作用与传统成形方式有很大差异，无法充分发挥合金本身及丝材增材制造工艺特点。同时，丝材增材制造对铝合金焊丝的外观质量、内部杂质、氢含量、熔覆性能提出了更高的要求。另外，在一些特殊的焊接场合，例如300公里以上高铁列车关重部件枕粱是一种内部中空的Al-7Si-Mg合金铸件，铸造时留下多个工艺孔需要通过焊接进行封堵，要求焊缝组织无宏观缺陷、接头强度系数大于95％，对焊丝质量的要求进一步提高。因此，有必要开发一种适用于丝材增材制造和焊接专用的铝硅合金焊丝。

发明内容

本发明的目的之一是为丝材增材制造技术提供一种专用铝硅合金丝材，其特点在于焊丝具有优良的内部质量，较低的杂质及H含量；增材制造过程具有适宜的流动性、成形好、凝固时热烈倾向小，增材成形堆积体经T6热处理后组织均匀、具有良好的力学性能，且各向性能无差异。

本发明的铝硅合金焊丝还可作为高铁列车枕粱部件焊接时的填充材料，同时还可用于航空、航天、兵器、交通等领域铝合金铸件修复时的填充材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种适用于丝材增材制造的铝硅合金焊丝，按质量百分比计，成分为：硅Si：6.50～7.50％，镁Mg：0.45～0.60％，钛Ti：0.05～0.15％，锶Sr+镧La：0.03～0.10％，铁Fe：≤0.15％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计≤0.15％，余量为铝Al。