[发明专利]具有氧化物去除区的金属板坯和组件

说明书

一种焊接坯组件(10)，包括通过摩擦搅拌焊缝(16)连接的铝基金属板坯(12、14)和在至少一个所述坯的表面(26、28、30)上的氧化物去除区(24)。所述氧化物去除区中的氧化物层(22)的平均厚度小于沿所述表面的其它地方。所述焊缝至少一部分位于所述氧化物去除区中，并且基本上没有氧化物残余物(18)。一种制造焊接坯组件的方法，包括去除铝基金属板坯上的氧化物层的至少一部分以形成所述氧化物去除区，然后在所述氧化物去除区用焊缝将所述坯连接在一起。通过在氧化物去除后的预定时间内进行焊接、控制氧化物去除和焊接之间的所述局部环境和/或使用氧化物抑制剂，可以最小化和/或抑制所述氧化物去除区中的氧化物生长。

技术领域

本公开涉及金属板坯、焊接坯组件、成形的金属板部件及相关方法，尤其是关于铝基金属板。

背景技术

摩擦搅拌焊是一种金属连接工艺，用于连接熔点相对较低的金属，诸如铝合金。铝合金是一种通常通过摩擦搅拌焊连接的材料，应用于诸如造船、航空航天和火车构造等领域。这些应用通常涉及相对较厚的金属板的连接，这些金属板不经过焊后成形过程。拼焊板不符合这两个标准。此类坯是为了在它的单个金属件焊接在一起之后形成三维形状而专门生产的。这对摩擦搅拌焊提出了新的挑战。

发明内容

焊接坯组件的实施例包括第一铝基金属板坯、第二铝基金属板坯、在第一和/或第二金属板坯的至少一个表面上形成的氧化物层、以及位于第一和/或第二金属板坯的至少一个表面上的氧化物去除区。氧化物去除区中的氧化物层的平均厚度小于第一或第二金属板坯的至少一个表面上的其它地方。组件包括连接第一和第二金属板坯的摩擦搅拌焊缝。摩擦搅拌焊缝至少一部分位于氧化物去除区中，并且基本上没有氧化物残余物。

在一些实施例中，氧化物去除区中的氧化物层的平均厚度为10纳米或更小。

在各种实施例中，第一或第二金属板坯中的至少一个具有：

铝基合金成分，其中镁或锌的含量大于任何其它非铝元素；

铝基合金成分，其包括大于2.8％重量百分比的镁；

铝基合金成分，其包括大于0.5％重量百分比的锌；

铝基合金成分，其包括大于0.8％重量百分比的硅；

在一些实施例中，氧化物层在氧化物去除区中具有第一成分，在第一或第二金属板坯的至少一个表面上的其它地方具有第二成分，第一成分中的非氧化铝的量小于第二成分中的非氧化铝的量。

在一些实施例中，第一或第二金属板坯中的至少一个包括具有包括铝和至少一种其它非铝元素的铝基合金成分的基础金属层，在氧化物去除区中的基础金属层和氧化物层之间的界面处的非铝元素的量低于基础金属层的厚度内的其它地方。

在一些实施例中，成形的金属板部件由焊接坯组件形成，并且进一步包括弯曲部，摩擦搅拌焊缝沿弯曲部或在弯曲部处塑性变形。

用于制造焊接坯组件的铝基金属板坯的实施例包括基础金属层、氧化物层，基础金属层具有铝基合金成分，氧化物层形成在第一主表面的至少一部分上、第二主表面的至少一部分上以及修整边缘的至少一部分上。第一和第二主表面位于金属板坯的相对侧上，并且修整边缘在第一和第二主表面之间延伸。坯包括邻近修整边缘的氧化物去除区和邻近氧化物去除区的内部区域。氧化物层在氧化物去除区中具有第一平均厚度，在内部区域中具有第二平均厚度，并且第一平均厚度小于第二平均厚度。

在一些实施例中，铝基合金成分包括镁或锌，其含量大于任何其它非铝元素。

在一些实施例中，第一平均厚度为10纳米或更小。

在一些实施例中，氧化物层在氧化物去除区中具有第一成分，在内部区域中具有第二成分，第一成分中的非氧化铝的量小于第二成分中的非氧化铝的量。