一种提高Mn含量的铝镁合金焊丝制造技术

一种提高Mn含量的铝镁合金焊丝，其特征在于：将焊丝中的Mn含量提高为1.0～2.0wt%，焊丝的其余化学成分以重量百分比计算为：Mg:4.5～5.5；Si:≤0.15；Fe:≤0.25；Cr:≤0.15；Ti:≤0.15；Cu:≤0.10；Zn:≤0.10；Zr:≤0.15；余量为Al和不可避免的杂质元素。本发明专利技术的焊丝中锰含量的最佳加入量为1.5wt%。由于本发明专利技术的铝镁合金焊丝中锰含量已经处在铝锰合金相图中锰在α固溶体中的最大溶解度左右，它可以最大限度地在铝镁合金中析出MnAl6弥散质点，从而可以提高焊缝强度。经过我们进行过大量的试验，将它同国外进口的Al-5Mg合金焊丝如5356；5183和5087焊丝对比，发现本发明专利技术的焊丝，其焊缝的延伸率与进口的焊丝相接近，而屈服强度、抗拉强度均有所提高，更加接近于铝镁合金母材的水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于以材料的成分和性质为特征的用于焊接的焊料的
，具体涉及到一种锰含量比同类焊料要高的铝镁合金焊丝。
技术介绍
铝合金构件在实际应用中不少是通过焊接成形的，而且其中大多数焊接后要求不进行强化热处理而直接使用，因此通常要求铝合金焊丝焊接的焊缝最好不需要强化热处理即有较高的强度、塑性和抗蚀性。由于铝镁合金(即5X X X系铝合金)接近上述综合性能的要求，因此目前广泛使用的铝合金焊丝为5XXX系铝镁合金焊丝。但现有的铝镁合金焊丝焊后焊缝的强度仍较低与基材强度相差较大，不能充分发挥基材的力学性能潜力，迫切需要开发无需强化热处理就能使焊缝获得较好综合性能的铝合金焊丝。 由于在铝镁合金中加入少量的锰，形成弥散相显著细化晶粒，不但可以改善合金的塑性、起到补充强化的作用，而且还可以改善焊接性能。所以就有人考虑到在铝镁合金中加入锰作为焊丝，但通常錳的加入量都很少，多数在O. 8wt%以下，最高的也不超过I. 2wt%。如中国专利申请案《焊接用铝合金焊丝》(申请号200710025257. 2)中的锰含量为O. 03 0.20wt%;中国专利申请案《高性能铝合金自动焊丝》(申请号201210146910. I)中锰含量为O. 05 O. 20wt%.;中国专利申请案《一种高强度铝合金焊丝及其制备方法》(申请号为200910244555. X)中的锰含量为0. I O. 2wt%。即便是日本神户制钢株式会社的中国专利《铝合金制焊接丝》(专利号为02159361. 2)中的锰含量为O. 01 I. 2wt%,也仅仅达到1.2wt%。上述专利中锰的加入量之所以如此少，估计是因为他们着眼于铝锰二元系相图，在共晶温度658°C时，锰在α固溶体中的最大溶解度仅为1.82wt%。传统的观念束缚着大家，使得他们不敢在铝镁合金中加入更多的锰元素，唯恐因出现粗大含Mn相而影响到焊缝的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了寻找一种焊后不需要进行热处理而仍然具有较高的强度、延伸率和抗蚀性的铝镁合金焊丝。为此，我们还是从深入研究铝錳二元相图入手，锰和铝二元系是典型的共晶相图，锰可以阻止铝合金的再结晶过程，提高其再结晶温度，并能显著细化其晶粒。它的作用主要是通过MnAl6的弥散质点对铝的再结晶晶粒长大起阻碍作用。另一方面，我们研究MnAl6质点的析出时，发现它不但可以阻碍铝镁合金晶粒长大；也可以对铝镁合金起到强化作用(弥散强化)；而且其负电位由于与铝合金基体的负电位极为接近，即使存在过剩的MnAldB，也可以确保它有很好的抗腐蚀性能；另外焊缝是焊料速熔且急冷形成的，合金中的MnAlf^H细小。因此，即便是在提高合金中锰含量的情况下，铝镁合金的综合性能也不会受到影响。从上述的构思出发，我们经过大量的试验，终于用提高锰含量的方法找到了一种焊后不需要进行热处理而仍然具有较高的强度、延伸率和抗蚀性的铝镁合金焊丝，实现了我们预期的目的。本专利技术提供了一种提高Mn含量的铝镁合金焊丝，其特征在于将焊丝中的Mn含量提高为I. O 2. 0wt%,焊丝其余的化学成分以重量百分比计算为Mg:4. 5 5. 5 ;Si: ^ O. 15 ；Fe: ( O. 25 ；Cr: ( O. 15 ；Ti: ( O. 15 ；Cu: ( 0. 10 ；Zn: ( 0. 10 ；Zr: ^ 0. 15 ；余量为Al和不可避免的杂质元素。本专利技术的提高Mn含量的铝镁合金焊丝，其锰含量的最佳加入量以重量百分比计算为I. 5%ο由于在铝镁合金的焊丝中锰的含量，已经处在铝锰合金相图中锰在α固溶体中的最大溶解度左右，它可以最大限度的在铝镁合金中析出MnAl6弥散质点，从而可以提高焊缝强度。经过我们进行过大量的试验，将它同国外进口的Al-5Mg合金焊丝如5356 ;5183和 5087焊丝对比，其拉伸性能如表I所示 表I焊口拉伸性能表 合金屈服强度MPa 抗拉强度MPa 延伸率 母材(3ππη 厚 5083 退火板材)155. O314. 222. 4% 本专利技术的焊丝合金焊接的焊缝146.0300.915.2% 进口 5356焊丝合金焊接的焊缝Γ 24017% 进口 5183焊丝合金焊接的焊缝12527517% 进口 5087焊丝合金焊接的焊缝12527517%甴上表中的数据可见本专利技术的焊丝其焊缝的力学性能与进口的同类焊丝相比较，延伸率接近，但屈服强度、抗拉强度均有所提高，更接近铝镁合金母材的水平。我们还对本专利技术的焊丝焊缝弯曲性能进行大量的试验，试验采用国际标准(IS0058173 :2000 (E))进行，样品均无开裂现象出现，说明焊缝的范性形变性能(弯曲性能)良好，符合铝合金焊丝的质量要求。我们还对本专利技术的焊丝的焊缝，按照国家技术标准GB/T7998-200铝合金晶界腐蚀测定方法进行过测试，其结果与进口的5356焊丝的性能相同。本专利技术的创新点体现在于突破了铝镁合金(5X X X系列)焊丝中锰含量不超过I. 2wt%的传统观念，将锰含量提高到锰在α固溶体中的最大溶解度左右，即I. O 2.0wt%。充分利用MnAl6的强化作用来提高焊缝的强度，并改善其耐蚀性能。具体实施例方式下面将以实施例的方式对本专利技术的内容作进一步的说明和补充。以99. 99wt% 高纯 Al 和中间合金 Al-10wt%Mn、Al-4wt%Cr、Al_4wt%Ti 为原料，按常规熔炼工艺熔化金属原料，搅拌、扒渣、除渣、除气、静止后，半连续铸造成直径为IlOmm的半连续铸锭，495°C均匀化处理后扒皮，460°C加热挤压成直径为IOmm的线坯(挤压比38%)，经两次450°C中间退火将直径为IOmm的线坯轧制成直径为3. 8mm的线坯，最后再拉拔成直径为3. 3mm的焊丝产品。将直径为3. 3mm的焊丝表面清理后，以3mm厚5083招合金板材为基材，预留2mm狭隙，采用TIG焊焊接成形，再将焊缝磨平按国家标准进行拉伸、弯曲及应力腐蚀试验。采用上述工艺我们选取一些典型的化学配比生产出多批焊丝并进行了相应的性能测试，其结果如下实施例I采用成分(以重量百分数计算)为I. 5Mn、4. 5Mg、彡O. 15SK O. 25Fe、彡O. 15Cr、(O. 15Ti、彡O. 10Cu、彡O. ΙΟΖη、彡O. 15Zr、余量为Al和不可避免的杂质元素的较高Mn含量的焊丝焊接的焊缝，拉伸力学性能可达抗拉强度=300. 9MPa、屈服强度> 146. OMPa、延伸 率=15. 2%，而且弯曲性能和抗应力腐蚀性能均与采用5356铝合金焊丝焊接的结果相同。实施例2采用成分(以重量百分数计算)为I. OMn,5. 5Mg、彡O. 15SK O. 25Fe、彡O. 15Cr、(O. 15Ti、彡O. 10Cu、彡O. ΙΟΖη、彡0. 15Zr、余量为Al和不可避免的杂质元素的较高Mn含量的焊丝焊接的焊缝，拉伸力学性能可达抗拉强度=300. 7MPa、屈服强度=144. 8MPa、延伸率=15. 2%，而且弯曲性能和抗应力腐蚀性能均与采用5356铝合金焊丝焊接的结果相同。实施例3采用成分(以重量百分数计算)为2. OMn,5. (Mg、彡0. 15SK 0. 25Fe、彡0. 15Cr、(0. 1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高Mn含量的铝镁合金焊丝，其特征在于：将焊丝中的Mn含量提高为1.0～2.0wt%，焊丝其余的化学成分以重量百分比计算为：Mg:4.5～5.5；Si:≤0.15；Fe:≤0.25；Cr:≤0.15；Ti:≤0.15；Cu:≤0.10；Zn:≤0.10；Zr:≤0.15；余量为Al和不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵刚，李恒奎，孟立春，张万金，刘春宇，田妮，何长树，赵骧，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：