高强度铝合金焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度铝合金焊丝及其制备方法，其材料组成成份和含量为：Ｃｕ１．５～２．５ｗｔ％；Ｔｉ０．１～０．３ｗｔ％；Ｂ０．０１～０．０５ｗｔ％；Ｓｉ４～６ｗｔ％；Ａｌ余量。制备方法如下：备铝锭、铜锭、海绵钛、硼酸、结晶硅为原料，分别利用中或高频感应电炉、黏土石墨坩埚熔炼、铸锭，制备出ＡｌＣｕ↓［５０］、ＡｌＴｉ↓［１０］、ＡｌＢ↓［１］、ＡｌＳｉ↓［３０］中间合金；再按照成分配比量将纯铝锭及ＡｌＣｕ、ＡｌＴｉ、ＡｌＢ、ＡｌＳｉ中间合金熔化，取样分析，合格后脱气、扒渣、出炉；中频感应炉开始倾炉时，使铝合金溶体流入中间包中，给结晶器涂好涂料漆后，开始拉铸，制成铸锭；随后将铸锭提出，将合格的铸锭锯成段、扒皮，放入挤压机中，加热温度为３３０～３８０°，挤压；进拔丝机中拔丝，在拉拔过程中退火，达规格直径即获得高强度铝合金焊丝。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属国防工业领域，尤其涉及一种。
技术介绍
铝由于具有比重小、抗腐蚀性好、导电性及导热性高等良好性能，在航空工业中大量地应用；目前，我们国家火箭箭体采用的材料是10号锻铝，这种材料虽然质轻，强度高，且价格低，但是，与现有铝合金焊丝材料焊接品质不好，所以欧美国家都没有采用。由于对国防工业航天用的航天器的建造有着极其严格的要求，在保证强度的前提下，焊接箱体后要求焊缝与母材基本特性需保持一致，才能保证箭体注入燃料到发射后的整个过程顺利成功。所以亟需有更优质且具有符合航天器母材基本特性的焊接材料问世。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有高强度的铝合金焊丝，其能够保证焊接后跟母材的融接性好及硬度一致，焊接品质佳，以满足航天用航天器箱体的焊接。本专利技术的另一个目的是提供一种工艺简单的制作高强度铝合金焊丝的方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下设计方案一种高强度铝合金焊丝，其材料组成成份和重量百分比含量为Cu1.5～2.5％Ti0.1～0.3％B 0.01～0.05％Si4～6％Al余量在本专利技术中关键是高强度铝合金焊丝与航天器箱体焊接后二者能牢固的结合，其结合性能优劣，在很大程度上取决于该铝合金焊丝的性能。首先铝合金焊丝与航天器箱体母材(10号锻铝)应良好匹配，而铝合金焊丝的性能首先取决于材料组成，控制铝合金焊丝的材料组成，可以保持与高强度铝合金焊丝与航天器箱体的性能相吻合。一种制备高强度铝合金焊丝的方法，该方法包括下述步骤(1)以纯铝锭、铜锭、海绵钛、硼酸、结晶硅为原料，备料；(2)将上述原料分别利用中或高频感应电炉、黏土石墨坩埚熔炼、铸锭，制备出AlCu50、AlTi10、AlB1、AlSi30中间合金；(3)按照成分配比将纯铝锭放入石墨坩埚中，升温，待铝锭全部熔化后，依次按成分配比量Cu1.5～2.5％Ti0.1～0.3％B0.01～0.05％Si4～6％加入步骤2中所制得的AlCu、AlTi、AlB、AlSi中间合金，熔化；(4)当铝合金全部熔化后，取样分析，铝合金化学成分全部合格后脱气、扒渣、出炉；(5)出炉过程中，中频感应炉开始倾炉时，使铝合金溶体流入中间包中，并注意中间包高度；(6)开始拉铸，制成高强度铝合金焊丝铸锭；(7)随后将铸锭提出，将合格的铸锭锯成段、扒皮；(8)放入挤压机中，加热温度为330～380°，挤压；(9)进拔丝机中拔丝，在拉拔过程中退火，达规格直径即获得高强度铝合金焊丝。要保证本专利技术高强度铝合金焊丝与航天器箱体焊接后的牢固结合，同时还会受处理工艺条件影响，只有通过有效的工艺控制，才能获得理想的焊丝。本专利技术的优点是1.材质轻，性能稳定，组织细化，从而保证焊接强度高。2.焊接强度好，耐疲劳性强，可满足与航天器箱体母材基本特性共存的要求。3.特殊工艺的控制，以降低铝合金焊丝的杂质含量，提高了其韧性。具体实施例方式本专利技术制备高强度铝合金焊丝的具体方法一、以铝锭、铜锭、海绵钛、硼酸、结晶硅为原料分别制备出AlCu、AlTi、AlB、AlSi中间合金(中间合金可多配待用)首先要先将原料分别利用中或高频感应电炉、黏土石墨坩埚熔炼、铸锭，制备出AlCu、AlTi、AlB、AlSi中间合金，以下是这些中间合金制备的工艺规程及使用设备(1)Al-Cu(AlCu)中间合金的熔炼采用设备150KG中频感应炉。模具水冷板模250×440×30mm。配料每炉按200KG配料。(虽然为150公斤炉子，但是对于中间合金可以配成200公斤)操作在粘土石墨坩埚内加入铝锭后，升温。待铝锭熔化后，加入铜锭，充分搅拌，待铜锭全部熔清后，铸锭。(2)Al-Ti(AlTi)中间合金的熔炼采用设备15KG中频感应电炉。模具板模打开对齐放平总尺寸250×880×20mm。配料15KG中频感应电炉每炉按5.5～6.0KG配料。5KG高频感应电炉每炉按4～4.5KG配料。操作在粘土石墨坩埚内加入铝锭后，升温。待铝锭熔化并过热后，将海绵钛分批压入铝液，加入一批待熔化后，再加入下一批。待海绵钛全部熔清后，充分搅拌，铸锭。(3)Al-Si(AlSi)中间合金的熔炼采用设备150KG中频感应炉。模具水冷板模250×440×30mm。配料每炉按120KG配料。操作在粘土石墨坩埚内加入铝锭后，升温。待铝锭熔化后，将结晶硅破碎，加入。加入铝液中的硅溶解非常激烈，为了阻止硅块浮于氧化膜表面上，以减少烧损，加入一批后熔化后，再加入下一批。待硅全部熔清后，铸锭。(4)Al-B(AlB)中间合金的熔炼采用设备15KG中频感应电炉或5KG高频感应电炉。模具板模打开对齐放平总尺寸250×880×20mm。配料15KG中频感应电炉每炉加铝5.3KG；硼酸0.83KG。5KG高频感应电炉每炉加铝3.7KG；硼酸0.6KG。操作在粘土石墨坩埚内先加入硼酸，缓慢升温脱水，待硼酸全部熔化后加入铝锭，待铝锭熔化后，约需15分钟，将同型号的另一坩埚反扣在粘土石墨坩埚上，继续升温，过热后，拿去上面的坩埚，充分搅拌，注意要将块状物尽量破碎，压入铝液中，铸锭。二、将Al与AlCu、AlTi、AlB、AlSi中间合金合在一起熔铸、铸锭在完成了上述中间合金的熔炼、铸锭后，将它们与纯铝锭合在一起熔铸。所利用设备1)150KG中频感应炉；2)半连续立式拉铸机；3)中间包(用碳化硅作的炉体)4)结晶器内径Φ120mm；5)圆盘锯；6)车床辅料六氯乙烷；高纯铝箔；拉铸用油。首先要配料计算按各材料要求范围内的化学成分重量百分比含量计算Al与各AlCu、AlTi、AlB、AlSi中间合金合的投料量备料，所配炉料必须清洁、干燥。具体操作过程将炉料中纯铝锭轻轻放入石墨坩埚中，升温，待铝锭全部熔化后，依次加入AlCu、AlSi、AlTi、AlB中间合金；当铝合金全部熔化后，取样送炉前分析(确定各铝合金化学成分重量百分比含量是否在要求范围内)，待分析合格后即可以出炉。如果分析结果部分不合格，则应该进行调炉，直至铝合金化学成分全部合格后方可出炉。出炉前，应该进行脱气和精炼，精练剂为六氯乙烷，用量为炉料的0.3～0.4％，精炼完毕，撒少许精练剂后，除去表面浮渣。中频感应炉开始倾炉时，使铝合金溶体流入中间包中，要经常观察中间包的液面高度，防止熔体溢出。当结晶器涂好涂料漆后即可开始进行拉铸，当拉铸接近尾声时，要特别注意拉铸机的行程，直至拉铸完毕。炉内退火，退火温度为420度，时间10小时。随后用吊车将铸锭提出，在铸锭上分头、中、尾分别取样送炉后分析。三、将Al与AlCu、AlTi、AlB、AlSi中间合金的铸锭进行挤压 待分析结果合格后，即可将合格的铸锭锯成段，扒皮，转下面的挤压工序，放入挤压机中，加热温度为330～380°，挤压。本专利技术制备高强度铝合金焊丝的方法中的挤压工艺规程及使用设备首先，将锭子放入挤压机用退火炉(RJX-72-8挤压机退火炉)进行退火，退火温度为420度，退火时间10小时。退火完成后，将铸锭放入挤压机(800/1200吨卧式挤压机)挤压，挤压模具规格为Φ8×3mm；Φ10×2mm；材质为模具钢，辅料为润滑剂。.在挤压前，先对挤压筒保温套、挤压模及挤压垫加热，温度为330～380℃。使得在挤压过程中的铝锭温度保持在300℃以上。四、将挤压后的铸锭拔丝首先，用卧罐拔丝机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度铝合金焊丝，其特征在于：其材料组成成份和含量为：Ｃｕ１．５～２．５ｗｔ％Ｔｉ０．１～０．３ｗｔ％Ｂ０．０１～０．０５ｗｔ％Ｓｉ４～６ｗｔ％Ａｌ余量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文龙，王继云，
申请(专利权)人：北京有色金属与稀土应用研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]