一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝及其制备方法。该焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：6.7‑12wt.％Zn，2.0‑2.8wt.％Mg，2.0‑2.5wt.％Cu，0.1wt.％Si，0.1wt.％Fe，0.1wt.％Sc，增强相TiB

【技术实现步骤摘要】
一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝及其制备方法
本专利技术涉及铝合金及其复合材料焊丝
，特别涉及到一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝及其制备方法。
技术介绍
7xxx系铝合金及其复合材料由于其具有较高的比强度，在航空航天、军工国防、轨道交通和船舶领域有着广泛的应用。现代工业的发展对材料的选择和结构的设计更是提出了轻量化的要求，这就需要铆接连接的结构件向焊接连接的结构件转变。7xxx系铝合金及其复合材料之间焊接质量不佳，焊接性能不好，一直以来都是困扰焊接人员的难题。一般来说，铝合金焊接普遍有以下几个难点：1)铝合金导热率大，焊接时需要更高的线能量；2)铝和氧亲和力大，易形成熔点较高的氧化膜；3)铝合金的线膨胀系数大，易发生焊接变形；4)7xxx系铝合金中Zn、Mg元素熔点较低，易发生挥发；5)7xxx系铝合金在焊接热循环中，热影响区易发生过时效和晶粒粗化，性能下降。众多影响因素共同作用下，使得7xxx系铝合金与复合材料之间焊接相当困难。焊接技术的不断发展，涌现出各种新型的焊接技术(TIG焊、MIG焊、搅拌摩擦焊等)和工艺，对7xxx系铝合金与复合材料的焊接问题有了一定的改善，但在焊丝的材料选择方面还是存在着很多的局限性。焊丝的选择对于两个结构件的焊接有着重要的作用，直接关系着焊接质量与焊接性能。在某些特定的工作环境下，焊接后的结构件不能再经过变形加工和热处理，只能通过合适的焊丝选择和焊接工艺来控制焊缝的组织和性能。因此，鉴于7xxx系铝合金与复合材料的焊接难题和焊丝的重要性，迫切需要一种用于高强7xxx系铝合金与复合材料的焊丝研发。
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原位合成弥散分布的TiB2颗粒为增强相的复合材料焊丝，其焊丝晶粒细小，组织均匀，电阻率高，可以有效的解决上述7xxx系铝合金焊接过程中存在的问题，大幅度提高焊接质量和焊接强度，满足了实际应用中对焊丝性能的综合要求的用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝及其制备方法。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：一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝，其特征在于，该焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：6.7-12wt.％Zn，2.0-2.8wt.％Mg，2.0-2.5wt.％Cu，0.1wt.％Si，0.1wt.％Fe，0.1wt.％Sc，增强相TiB2含量为4-8wt.％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：7.5％Zn，2.8％Mg，2.0％Cu，0.1％Si，0.1％Fe，0.1％Sc，TiB2增强相含量为4wt.％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：10％Zn，2.8％Mg，2.0％Cu，0.1％Si，0.1％Fe，0.1％Sc，TiB2增强相含量为4wt.％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：10％Zn，2.8％Mg，2.0％Cu，0.1％Si，0.1％Fe，0.1％Sc，TiB2增强相含量为8wt.％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：7.5％Zn，2.5％Mg，2.0％Cu，0.1％Si，0.1％Fe，0.1％Sc，TiB2增强相含量为4wt.％，余量为Al。在本专利技术的一个优选实施例中，该焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：10％Zn，2.8％Mg，2.0％Cu，0.1％Si，0.1％Fe，0.1％Sc，TiB2增强相含量为4wt.％，余量为Al。本专利技术还公开了一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将纯铝加入坩埚中，升温熔融后加入JZF-03型覆盖剂，覆盖均匀后升温进行熔炼，随后将均匀混合并烘干后的KBF4和K2TiF6盐加入熔体，并机械搅拌充分反应，然后依次加入Cu粒、Al-Si合金、Mg粒、Zn粒和Sc粒，，并添加JZJ型精炼剂进行除气精炼，随后去除反应副产物，进行气雾化制粉；S2：将雾化粉筛分，取所需粒径复合材料粉末在坩埚中热等静压烧结；S3：烧结后坯锭进行热挤压成线坯，热挤压温度为350-450℃，挤压速度为0.5-2m/min，挤压比16-25；S4：将线坯进行多道次拉制，每道拉制都与去应力退火交替进行，最后将所述线坯拉制成所需规格的焊丝，经过清洁处理，即得到用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝。在本专利技术的一个优选实施例中，所述步骤S1中覆盖剂为JZF-03型高温覆盖剂，升温至温度650-850℃；KBF4和K2TiF6质量比为1：0.5-1：2；机械搅拌反应时间为10-45min；精炼温度为650-750℃，精练时间为10-20min。在本专利技术的一个优选实施例中，所述步骤S2中筛粉后复合材料颗粒直径小于25μm，热等静压烧结温度450-490℃，烧结压力50-100MPa，烧结保温时间50-100min。在本专利技术的一个优选实施例中，所述步骤S4中将S3步骤中得到的线坯经过8-25道次拉拔，每道次后在300-400℃进行10min退火。与现有技术相比，本专利技术具有以下几点有益效果：1.本专利技术提供了一种晶粒细小原位合成TiB2增强铝基复合材料焊丝，TiB2分布弥散均匀，焊接过程中，大大降低了颗粒团聚的风险，TiB2颗粒提供了大量的形核位点，限制了晶粒长大，提高了焊缝强度。2.本专利技术提供的原位合成TiB2增强的铝基复合材料焊丝，由于TiB2的弥散分布，增加了电子散射的概率，提高了电阻率，可以降低焊接过程中的线能量。3.本专利技术提供的TiB2颗粒增强的铝基复合材料焊丝，7xxx系铝合金基体含有高含量的Zn、Mg元素，可以补充焊接过程中Zn、Mg元素的挥发，添加微量的稀土Sc元素，可以细化晶粒，并具有吸氧作用，防止高熔点Al2O3膜形成。4.本专利技术提供的一种用于高强7xxx系铝合金与复合材料焊丝的制备方法，采用粉末冶金技术制备，较传统的熔炼铸造，工艺简单，快速凝固粉末制备保证了TiB2的弥散分布，并且本专利技术提供的制备方法，后续的热挤压和拉拔过程中，加工性能更好，表面质量更佳。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1一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝，该焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：7.5％Zn，2.8％Mg，2.0％Cu，0.1％Si，0.1％Fe，0.1％Sc，TiB2增强相含量为4wt.％，余量为Al。实施例1的用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝的制备方法，包括如下步骤：S1：将纯铝加入坩埚中，升温熔融后加入JZF-03型覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝，其特征在于，所述焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：6.7-12wt.％Zn，2.0-2.8wt.％Mg，2.0-2.5wt.％Cu，0.1wt.％Si，0.1wt.％Fe，0.1wt.％Sc，增强相TiB

【技术特征摘要】
1.一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝，其特征在于，所述焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：6.7-12wt.％Zn，2.0-2.8wt.％Mg，2.0-2.5wt.％Cu，0.1wt.％Si，0.1wt.％Fe，0.1wt.％Sc，增强相TiB2含量为4-8wt.％，余量为Al。


2.根据权利要求1所述的一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝，其特征在于：所述焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：7.5％Zn，2.8％Mg，2.0％Cu，0.1％Si，0.1％Fe，0.1％Sc，TiB2增强相含量为4wt.％，余量为Al。


3.根据权利要求1所述的一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝，其特征在于：所述焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：10％Zn，2.8％Mg，2.0％Cu，0.1％Si，0.1％Fe，0.1％Sc，TiB2增强相含量为4wt.％，余量为Al。


4.根据权利要求1所述的一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝，其特征在于：所述焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：10％Zn，2.8％Mg，2.0％Cu，0.1％Si，0.1％Fe，0.1％Sc，TiB2增强相含量为8wt.％，余量为Al。


5.根据权利要求1所述的一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝，其特征在于：所述焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：7.5％Zn，2.5％Mg，2.0％Cu，0.1％Si，0.1％Fe，0.1％Sc，TiB2增强相含量为4wt.％，余量为Al。


6.根据权利要求1所述的一种用于高强7xxx铝合金与复合材料的焊丝，其特征在于：所述焊丝为7xxx系铝基复合材料，其重量百分比包含如下元素：10％Zn，2.8％Mg，2.0％Cu，0.1％Si，0.1％Fe，0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈哲，朱浩飞，陈东，李险峰，吴一，汪明亮，刘钧，李宇罡，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