[发明专利]一种铝合金焊材铸锭的制备方法

说明书

本发明公开了一种铝合金焊材铸锭的制备方法，该焊材质量百分比组成为Mg：4.5～7.5％、Mn：0.1～1％、Zn：0.2～1.2％、Ti：0.01～0.12％、Sc：0.02～0.6％、Zr：0.02～0.35％，Fe≤0.2％，Si≤0.15％，余量为Al；其特征在于：焊材铸锭的制备包括以下步骤：1)按照目标成分进行配料。本发明熔铸方案通过采用在熔体温度大于800℃的条件下逐量添加Al‑Sc、Al‑Zr中间合金的工艺路线，避免了在合金熔体中形成大量大尺寸Al₃Sc、Al₃Zr、Al₃Ti、Al₃(Sc、Zr)、Al₃(Sc、Zr、Ti)初生相的情况，减小初生相在低于800℃熔体中聚集长大的时间。

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种铝合金焊材铸锭的制备方法。

背景技术

铝由于其在地球中储存丰富，铝合金具有一系列优良特征，铝合金加工产品在机械制造、航空航天、兵器舰船等领域得到大量应用，与此同时，铝合金连接技术也日新月异得到巨大推动。工程应用中铝合金的连接除了铆接、螺栓等方法外，焊材填充焊接也是一种重要的连接方法，铝合金可焊性和焊接接头综合性能成为工程应用选材的重要指标。

铝合金可焊性和接头性能主要取决于填充材料成分设计合理性和焊材品质高低，焊丝铸锭中气、渣含量以及合金晶粒、强化相析出特征等最终都将影响焊材的加工性能和焊接接头性能。传统方法熔铸的铝合金中铸锭中含有Al₃Zr、Al₃Ti等初生相，如果熔铸工艺控制不当，此类初生相将聚集、长大形成大量大尺寸第二相，不利于焊丝材料的加工与焊接性能。经过几十年发展，我国铝合金焊材技术得到长足进步，然而，由于国外多年技术沉淀和对焊材精细的品质控制，我国在涉及对焊缝高要求的应用领域仍倾向于选用优质进口焊材。

如一申请号为CN201610350519.1(公告号为CN105772981A)的中国发明专利《高速列车用铝合金焊丝及其制备方法》披露了一种化学组分按质量百分比为：Mg:4.0-6.5％、Ti:0.06-0.2％、Cr:0.1-0.3％、Mn:0.05-0.2％、La:0.05-0.2％、Te:0.05-0.2％、Bi:0.01-0.05％、Si≤0.25％、Fe≤0.2％、Zn≤0.20％，其它杂质元素单个含量≤0.05％，其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al；该高速列车用铝合金焊丝的制备方法，其特征在于：包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理，步骤如下：(1)熔炼：将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1％均匀地往熔炼炉内加入精炼剂，并采用铁笼将镁锭投放入熔炼炉中，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，铝液温度达到700-730℃后，用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，控制扒渣时间为30-40分钟，铝液熔炼时间为6-8h；(2)精炼：经熔炼的铝液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后将铝液静置5-10min后过滤除渣，经过除渣的铝液可以直接进行浇铸；(3)铸造：采用直径为110mm或120mm的圆结晶器进行连续铸造，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸控制温度为700-730℃，铸造速度为110-130mm/min，冷却水水压为0.04-0.10MPa。该焊丝中含有Ti，在700-730℃下熔炼Al₃Ti易聚集、粗大，在后续的挤压或者拉拔过程中也难以消除，导致焊材的可焊性和接头性能降低。

铝合金焊材的可焊性和接头性能最关键在于对铸锭质量的控制，因此，针对高性能铝合金焊材铸锭的熔铸工艺仍需要进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种基体晶粒细小、第二相尺寸小的铝合金焊材铸锭的制备方法。