一种高速列车专用铝合金焊丝及其制备方法技术

技术编号:14270751 阅读:104 留言:0更新日期:2016-12-23 15:34
本发明专利技术公开了一种高速列车专用铝合金焊丝及其制备方法,焊丝的成分按重量百分比包括:Mg:5‑6%、Ti:0.1‑0.18%、Cr:0.15‑0.28%、Mn:0.08‑0.15%、La:0.01‑0.05%、Te:0.1‑0.18%、Bi:0.01‑0.05%、Er:0.1‑0.2%、Yb:0.05‑0.18%、Zr:0.2‑0.4%、Ag:0.1‑0.25%、Sn:0.5‑1.8%、Mo:0.5‑2%、W:1‑2.5%、V:0.5‑1.5%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊丝
,尤其涉及一种高速列车专用铝合金焊丝及其制备方法
技术介绍
随着焊接技术的发展,铝及铝合金焊接结构己广泛应用于民用及军工领域,如各种化工容器、交通工具、舰船、飞机、宇宙探测器、火箭等。其中,焊丝为影响焊缝金属组织、成分、固-液相线温度、焊缝的耐腐蚀性、近缝区母材的热裂性及力学性能的重要因素。铝合金焊丝内部质量很大程度上取决于原铝材的质量。在铝合金焊丝的制备过程中,铝合金熔炼除气效果不佳,将会使铝合金焊丝氢含量偏高,致使在焊接过程中生成较多的气孔,同时铝合金具有热膨胀系数大、焊缝处易产生裂纹的缺陷。目前,高速列车铝合金车体主要使用的材料有Al-Mg、Al-Mg-Si、Al-Zn-Mg系合金,采用普通的ER5356及ER5183焊丝焊接时,其接头强度往往只有母材强度的60%-70%,这将不利于高速列车运营的安全性,特别是疲劳寿命。而且现在我国生产的铝合金焊丝与进口焊丝相比,氢含量与氧化物夹杂含量较高,严重影响了焊缝的质量。焊丝在拉拔过程中经常出现拉断的现象,主要是由于氧化物夹杂含量高,晶粒粗大,存在枝晶偏析,导致铝合金的塑性下降。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题,本专利技术提出了一种高速列车专用铝合金焊丝及其制备方法,所得焊丝组织致密,表面光滑,焊接性能稳定,焊接接头的硬度和强度高,塑性好。本专利技术提出的一种高速列车专用铝合金焊丝,其成分按重量百分比包括:Mg:5-6%、Ti:0.1-0.18%、Cr:0.15-0.28%、Mn:0.08-0.15%、La:0.01-0.05%、Te:0.1-0.18%、Bi:0.01-0.05%、Er:0.1-0.2%、Yb:0.05-0.18%、Zr:0.2-0.4%、Ag:0.1-0.25%、Sn:0.5-1.8%、Mo:0.5-2%、W:1-2.5%、V:0.5-1.5%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,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。优选地,其成分中,Ag与Sn的重量比为1.5-2:8-12。优选地,其成分中,La、Te、Er、Yb、Zr的重量比为3-4:12-15:12-16:8-13:25-31。优选地,其成分中,Cr、Mo、W、V的重量百分比满足以下关系式:2.8%≤Cr+Mo+0.5×W+V≤3.5%。优选地,其成分按重量百分比包括:Mg:5.3%、Ti:0.14%、Cr:0.21%、Mn:0.13%、La:0.03%、Te:0.15%、Bi:0.03%、Er:0.16%、Yb:0.12%、Zr:0.27%、Ag:0.16%、Sn:1.1%、Mo:1.3%、W:2.1%、V:0.8%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,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。本专利技术还提出的一种所述高速列车专用铝合金焊丝的制备方法,包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理;其中,在熔炼过程中包括加入熔炼液总重量0.1-0.2%的精炼剂;所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化。优选地,所述精炼剂其原料按重量份包括:氯化钾20-50份、氯化钠20-50份、氟铝酸钾5-12份、碳酸钾2-5份、硫酸钡1-5份、氯化钙2-10份、氟化镧1-5份、氟化铈1-3份、冰晶石3-5份、六氟乙烷1-2份。优选地,所述精炼剂其原料按重量份包括:氯化钾38份、氯化钠40份、氟铝酸钾10份、碳酸钾3.2份、硫酸钡4份、氯化钙8份、氟化镧4.5份、氟化铈2.3份、冰晶石4.1份、六氟乙烷1.6份。优选地,所述脱脂过程中,所用的脱脂剂其原料按重量份包括:椰子油脂肪酸二乙醇酰胺20-30份、壬基酚聚氧乙烯醚5-10份、偏硅酸钠1-3份、磷酸三钠3-5份、葡萄糖酸2-8份、N-甲基甘氨酸1-5份、二异辛基磷酸2-5份、苯并三氮唑0.5-2份、苯甲酸钠1-3份、乙二醇丁醚2-6份、乙醇3-13份、水150-180份。优选地,所述脱脂过程中,所用的脱脂剂其原料按重量份包括:椰子油脂肪酸二乙醇酰胺28份、壬基酚聚氧乙烯醚7份、偏硅酸钠2.6份、磷酸三钠4.2份、葡萄糖酸5.6份、N-甲基甘氨酸3.2份、二异辛基磷酸3.2份、苯并三氮唑1.2份、苯甲酸钠2份、乙二醇丁醚5份、乙醇12份、水165份;所用的脱脂剂的原料中,选择了椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、壬基酚聚氧乙烯醚进行复配作为表面活性剂,使其发挥协同作用,润湿、分散效果好,偏硅酸钠、磷酸三钠、葡萄糖酸、N-甲基甘氨酸、二异辛基磷酸配合作为助洗剂加入体系中,与表面活性剂具有协同作用,对污垢的乳化、分散、抗再沉积和增溶作用优异,加入了苯并三氮唑和苯甲酸钠作为缓蚀剂,并控制了两者的含量,提高了焊丝的防腐蚀性能;同时加入了乙二醇丁醚和乙醇,提高了出油率。本专利技术所述高速列车专用铝合金焊丝,其成分中加入了Ti和Zr,在焊缝中形成了Al3Ti和Al3Zr,促进了焊缝组织的细化,使焊缝组织最为细小,对焊缝细化效果最好,接头强度和塑性最高;在体系中添加了微量的La、Te、Er、Yb、Zr,在焊缝中形成了强化析出相,使焊丝施焊后的焊接接头焊缝区的等轴晶组织细小且分布均匀,熔合区的柱状晶生长区域变窄,接头组织过渡平缓,方向性减弱,焊接接头的硬度、抗拉强度和抗弯强度均显著提高,使焊缝的焊接性能良好,抗开裂性能优异;同时在焊丝中加入了Ag和Sn,改变了体系的相析出过程、结构和形貌,进一步提高了焊丝的强度和塑性;在体系中加入了Cr、Mo、W和V,并控制了Cr、Mo、W、V的重量百分比满足关系式:2.8%≤Cr+Mo+0.5×W+V≤3.5%3,显著提高了焊接接头的硬度和韧性;在体系中加入了Mn,并合理控制了其在体系中的比例,使其与体系中的Zr、Cr配合,在保证焊缝组织得到细晶强化的同时提高了Al3Zr等初晶相的弥散相强化作用,提高了焊接接头的强度系数;添加微量的Bi,与Er、Te配合后,降低了铝合金焊丝的表面张力,增加了其润湿性和铺展性,减少焊接漏点发生率,同时能进一步降低铝液的含氢量,抑制氢气孔的形成,提高了焊缝的致密性。具体实施方式下面,通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1本专利技术提出的一种高速列车专用铝合金焊丝,其成分按重量百分比包括:Mg:6%、Ti:0.1%、Cr:0.28%、Mn:0.08%、La:0.05%、Te:0.1%、Bi:0.05%、Er:0.1%、Yb:0.18%、Zr:0.2%、Ag:0.25%、Sn:0.5%、Mo:2%、W:1%、V:1.5%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,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。本专利技术还提出的一种所述高速列车专用铝合金焊丝的制备方法,包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理;其中,在熔炼过程中包括加入熔炼液总重量0.1%的精炼剂;所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化。实施例2本专利技术提出的一种高速列车专用铝合金焊丝,其成分按重量百分比包括:Mg:5%、Ti:0.18%、Cr:0.15%、Mn:0.15%、La:0.01%、Te:0.18%、Bi:0.01%、Er:0.2%、Yb:0.05%、Zr:0.4%、Ag:0.1%、Sn:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速列车专用铝合金焊丝,其特征在于,其成分按重量百分比包括:Mg:5‑6%、Ti:0.1‑0.18%、Cr:0.15‑0.28%、Mn:0.08‑0.15%、La:0.01‑0.05%、Te:0.1‑0.18%、Bi:0.01‑0.05%、Er:0.1‑0.2%、Yb:0.05‑0.18%、Zr:0.2‑0.4%、Ag:0.1‑0.25%、Sn:0.5‑1.8%、Mo:0.5‑2%、W:1‑2.5%、V:0.5‑1.5%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,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。

【技术特征摘要】
1.一种高速列车专用铝合金焊丝,其特征在于,其成分按重量百分比包括:Mg:5-6%、Ti:0.1-0.18%、Cr:0.15-0.28%、Mn:0.08-0.15%、La:0.01-0.05%、Te:0.1-0.18%、Bi:0.01-0.05%、Er:0.1-0.2%、Yb:0.05-0.18%、Zr:0.2-0.4%、Ag:0.1-0.25%、Sn:0.5-1.8%、Mo:0.5-2%、W:1-2.5%、V:0.5-1.5%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,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。2.根据权利要求1所述高速列车专用铝合金焊丝,其特征在于,其成分中,Ag与Sn的重量比为1.5-2:8-12。3.根据权利要求1或2所述高速列车专用铝合金焊丝,其特征在于,其成分中,La、Te、Er、Yb、Zr的重量比为3-4:12-15:12-16:8-13:25-31。4.根据权利要求1-3中任一项所述高速列车专用铝合金焊丝,其特征在于,其成分中,Cr、Mo、W、V的重量百分比满足以下关系式:2.8%≤Cr+Mo+0.5×W+V≤3.5%。5.根据权利要求1-4中任一项所述高速列车专用铝合金焊丝,其特征在于,其成分按重量百分比包括:Mg:5.3%、Ti:0.14%、Cr:0.21%、Mn:0.13%、La:0.03%、Te:0.15%、Bi:0.03%、Er:0.16%、Yb:0.12%、Zr:0.27%、Ag:0.16%、Sn:1.1%、Mo:1.3%、W:2.1%、V:0.8%、Fe+Si≤0.3%、Zn≤0.2%,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。6.一种如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员:卢齐元
申请(专利权)人:安徽飞弧焊业股份有限公司
类型:发明
国别省市:安徽;34

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