一种含ZrB制造技术

本发明专利技术公开了一种含ZrB

One with ZrB

【技术实现步骤摘要】
一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝及其制备方法
本专利技术涉及铝合金焊丝
，特别涉及到一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝及其制备方法。
技术介绍
7xxx系铝合金具有高比强度、较好的抗应力腐蚀性、良好的加工性能和高断裂韧度等优点，也被称为高强或超硬铝合金，在航空航天、交通运输、军工以及造船等领域均有广泛的应用。7xxx系铝合金可以分为Al-Zn-Mg系和Al-Zn-Mg-Cu系两类合金，Zn元素是主要的强化元素，其中Al-Zn-Mg系合金的强度中等，而且还有应力腐蚀的倾向，但是它的焊接性比较好，而Al-Zn-Mg-Cu系合金的抗应力腐蚀性能和强度均比Al-Zn-Mg系合金要高，但是是以牺牲材料的焊接性能为代价的。7XXX系铝合金焊丝在焊接过程中通常会由于Zn、Mg等低沸点元素的烧损，使得焊缝中的强化相：如MgZn2较少，最终使得焊缝的强度不高；另外，由于Al合金的导热系数比较大，所以在焊接过程中需要热源提供较多的热量，而且由于Al合金自身的线膨胀系数比较大，在焊接过程中，很容易产生热裂纹、变形等缺陷；再有，在焊接过程中热影响区的部分可能会由于过高的热输入量和热循环而发生晶粒粗化，从而严重降低焊缝的强度。所以需要设计一种不仅具有高强度，同时还能够解决热裂、变形以及晶粒粗化的焊丝。目前，很少有关于复合材料焊丝的研发，颗粒增强铝基复合材料具有高比强度、高比刚度、低热膨胀系数等优点，其中，ZrB2颗粒具有比较高的硬度、弹性模量和熔点，在高温下也具有很高的强度和抗氧化性；AlN具有高强度、低热膨胀系数、优良的机械性能等优点，抗折强度高于Al2O3和BeO陶瓷颗粒，是一种良好的耐热冲击材料。因此，急需开发一种新型的铝合金焊丝，在提高焊缝的强度和热稳定性的同时，还能具备比较好的焊接性能，并能够解决铝合金焊接中易产生热裂纹的问题。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术目的提供了一种在提高焊缝的强度和热稳定性的同时，还能具备比较好的焊接性能的含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝及其制备方法。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案来实现的：一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn：6.1-8.4％，Mg：2.0-2.9％，Cu：1.1-2.6％，ZrB2颗粒：0.1-4％，AlN颗粒：0.1-2％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为6.1％，Mg为2.0％，Cu为1.1％，ZrB2颗粒为4％，AlN颗粒为2％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为8.4％，Mg为2.9％，Cu为2.6％，ZrB2颗粒为3％，AlN颗粒为1.5％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn：6.5-7.9％，Mg：2.3-2.6％，Cu：1.5-2.3％，ZrB2颗粒：0.1-3％，AlN颗粒：0.1-1.5％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为6.5％，Mg为2.3％，Cu为1.5％，ZrB2颗粒为2％，AlN颗粒为1％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为7.9％，Mg为2.6％，Cu为2.3％，ZrB2颗粒为3％，AlN颗粒为1.5％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn：6.8-7.0％，Mg：2.4-2.5％，Cu：2.0-2.3％，ZrB2颗粒：0.1-1％，AlN颗粒：0.1-0.5％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为6.91％，Mg为2.5％，Cu为2.0％，ZrB2颗粒为1％，AlN颗粒为0.5％，余量为Al。本专利技术还公开了一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：原位合成反应工业纯铝熔化，KBF4、K2ZrF6均匀混合烘干，得混合盐，所述KBF4与K2ZrF6的质量比为1:1-1.5，采用N2通过石英管将混合粉末喷入铝熔体中，同时进行机械搅拌，加入Al-Cu中间合金和Mg、Zn，通入惰性气体精炼，扒去浮渣，于660-780℃静置10-40min，其中Al-Cu中间合金中含铜量50％，得到含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金金属液；S2：半连续铸造将步骤S1所得的金属液搅拌均匀，在氩气环境下，进行半连续铸造，制得铸锭；S3：均匀化将步骤S2所得的铸锭进行均匀化退火，得到铸坯。均匀化退火温度为490-510度；S4：挤压将步骤S3得到的铸坯挤压成铝合金线坯。挤压比为20-30；S5：拉拔将步骤S4得到的铝合金线坯进行多道次拉拔，得到不同规格的焊丝；S6：表面处理将步骤S5得到的焊丝进行酸洗、抛光和磨削。在本专利技术的一个优选实施例中，所述步骤S2中半连续铸造的电磁场频率控制在14Hz-30Hz，超声波功率的大小为190W-280W，铸造的温度范围为660-780℃，铸造速度控制在0.6-2.5mm/s。与现有技术相比，本专利技术具有以下几点有益效果：1)采用本专利技术的7XXX系铝合金焊丝，在保证提高合金强度的同时，也保障了焊丝具有良好的焊接性能，解决了7XXX系铝合金焊丝在焊接时容易出现的热裂、变形问题，焊缝的热稳定性和焊缝强度可以得到显著提升。2)在焊丝中加入ZrB2、AlN混杂颗粒，细化了焊缝的晶粒尺寸，同时也抑制了热影响区在焊接过程中出现的晶粒粗化，从而提高了焊缝的强度，防止材料的软化。3)为了得到更高的强度，7XXX系铝合金大多需要经过固溶、时效等热处理过程，ZrB2、AlN混杂颗粒的加入能够减弱热处理之后晶粒显著的长大。4)相较于单一增强相的复合材料来说，ZrB2、AlN混杂颗粒增强复合材料起到的细化晶粒尺寸、提高材料强度的效果更为明显。5)丰富了铝合金焊丝的焊接，提供了一种新型的ZrB2、AlN混杂颗粒复合材料焊丝。6)本专利技术TiB2陶瓷颗粒占焊丝总重量百分比：0.1-4％，有效的提高了焊丝的综合性能，若TiB2陶瓷颗粒超过焊丝总重量百分比的6％，会导致焊丝材料，气孔、酥松、焊缝性能差等缺点。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本专利技术。实施例1一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为6.1％，Mg为2.0％，Cu为1.1％，ZrB2颗粒为4％，AlN颗粒为2％，余量为Al。实施例2一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，该铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含ZrB

【技术特征摘要】
1.一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于，所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn：6.1-8.4％，Mg：2.0-2.9％，Cu：1.1-2.6％，ZrB2颗粒：0.1-4％，AlN颗粒：0.1-2％，余量为Al。


2.根据权利要求1所述的一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于：所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为6.1％，Mg为2.0％，Cu为1.1％，ZrB2颗粒为4％，AlN颗粒为2％，余量为Al。


3.根据权利要求1所述的一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于：所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为8.4％，Mg为2.9％，Cu为2.6％，ZrB2颗粒为3％，AlN颗粒为1.5％，余量为Al。


4.根据权利要求1所述的一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于：所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn：6.5-7.9％，Mg：2.3-2.6％，Cu：1.5-2.3％，ZrB2颗粒：0.1-3％，AlN颗粒：0.1-1.5％，余量为Al。


5.根据权利要求4所述的一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于：所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为6.5％，Mg为2.3％，Cu为1.5％，ZrB2颗粒为2％，AlN颗粒为1％，余量为Al。


6.根据权利要求4所述的一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于：所述铝合金焊丝按重量百分比包含如下元素：Zn为7.9％，Mg为2.6％，Cu为2.3％，ZrB2颗粒为3％，AlN颗粒为1.5％，余量为Al。


7.根据权利要求1所述的一种含ZrB2、AlN混杂颗粒的铝合金焊丝，其特征在于：所述铝合金焊丝按重量百分比包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏存娟，陈东，吴一，杨青峰，李宇罡，耿继伟，王浩伟，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31