一種鋁鎂鈰焊絲及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于焊接材料領域，特別涉及一種鋁鎂鈰焊絲及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著汽車輕量化的不斷推廣，鋁合金焊接技術在汽車領域中的應用不斷 增加，這給鋁合金焊接產品的質量與性能提出了更高的要求。由于鋁自身特色的物理化學 特性，鋁合金材料在焊接后會發生嚴重的軟化現象，這極大地制約了鋁合金焊接結構件在 各領域中的應用。
[0003] 針對這一問題，國內外開展了一系列的研究工作，取得了一定的研究成果。研究表 明，鋁合金焊絲的化學成分會對焊絲焊后焊接接頭的組織與性能產生巨大的影響。在不改 變基材和焊接工藝的條件下，優化焊絲成分可以有效的改善焊絲焊后焊接接頭的顯微組 織，提高焊接接頭的力學性能。
[0004] 有研究發現，稀土元素 Ce可以改善鋁合金的流動性，凈化了鋁液，消除雜質元素的 有害作用，細化組織晶粒，對改造鋁合金鑄造性能、高溫性能以及力學性能均有明顯的效 果。目前，國內鮮有人將Ce添加到Al-Mg焊絲中制備出鋁鎂鈰焊絲。

【發明內容】

[0005] 針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種鋁鎂鈰焊絲及其制備方法。采用本 方法制得的鋁合金焊絲，焊接性能穩定、焊后焊接接頭強韌性良好、可滿足Al-Zn-Mg系合金 的工程化焊接。
[0006] 本發明的一種鋁鎂鈰焊絲，成分按質量百分數為:Mg為4.0~6. Owt. %，Mn為0.05 ~1.3wt. %，Ti為0.01 ~0.3wt. %，Ce為0.15~0.7wt· %，余量為A1;直徑為 1.2~4.0mm;
[0007] 本發明的鋁鎂鈰焊絲的制備方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1，備料：
[0009] 按鋁鎂鈰焊絲的質量百分含量，進行備料;其中，Mg以純鎂形式加入，Μη以Al-Mn中 間合金形式加入，Ti以Al-Ti中間合金形式加入，Ce以Al-Ce中間合金形式加入，A1以純鋁、 Al-Mn中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Ce中間合金形式加入；
[0010]步驟2,合金熔煉及澆鑄：
[0011] (1)將純鋁熔化后，將Al-Ce中間合金、Al-Mn中間合金和Al-Ti中間合金依次加入， 升溫至730~750°C，加入純鎂，熔化并攪拌均勻，制成合金熔體；
[0012] (2)除氣劑六氯乙烷加入合金熔體中，攪拌后靜置10~20min，進行精煉除氣；
[0013] (3)去除合金熔體表面的浮渣，控制熔體溫度為730~740°C，半連續鑄制成Φ 100 ~350mm的圓棒形鑄錠；
[0014] 步驟3,均勻化處理：
[0015] 在200~220°C下保溫1~2h，然后隨爐升溫至450~460°C下保溫24~30h后，風冷 至室溫;其中，風冷時通風量為80~166m 3/s;
[0016] 步驟4,擠壓處理：
[0017] 對鑄錠切頭、扒皮后，進行熱擠壓，擠壓成Φ6~8mm的焊絲坯料;其中，熱擠壓變形 系數為12~70,擠壓溫度為380~430°C，保溫時間為1~2h;
[0018] 步驟5,拉伸處理：
[0019] 拉拔焊絲還料4~16次，制成Φ 1.2~4.0mm的成品焊絲；其中，拉拔累計斷面直徑 減小33~80 %;每拉拔3次進行一次退火，退火溫度為380~430°C，保溫時間為0.5~4h。
[0020] 所述的步驟1中，純鋁和純鎂的純度均為99.7wt. % ; Al-Mn中間合金，成分按質量 百分數為:Μη為10~40%，其余為A1;A1-Ce中間合金，成分按質量百分數為:Ce為10~40%， 其余為Al; Al-Ti中間合金，成分按質量百分數為:Ti為5~10%，其余為A1。
[0021] 所述的步驟2(1)，采用碳棒熔鋁爐，進行合金的熔煉。
[0022] 所述的步驟2(3)，采用立式鑄造拉伸機，半連續鑄制成鑄錠。
[0023] 所述的步驟3,在電阻爐中，進行均勻化處理。
[0024]所述的步驟4，采用300T油壓機，進行熱擠壓處理。
[0025]所述的步驟5，拉拔次數按公式(I)計算：
[0027]式中，η為拉拔次數，λΣ為總延伸系數，λη為平均延伸系數；
[0028]延伸系數按公式（Π )計算：
[0030] 式中，λ為延伸系數;Dq為拉拔前焊絲還料直徑，mm;DH為拉拔后成品焊絲直徑，mm;
[0031] 將焊絲坯料直徑、成品焊絲直徑帶入公式（Π )中，計算出λΣ;根據實際生產經驗， 把第一次拉拔延伸系數心的值，作為平均延伸系數，即\=心。
[0032] 本發明的一種鋁鎂鈰焊絲及其制備方法，與現有技術相比，有益效果是：
[0033]本發明技術方案提出在Al-Mg焊絲中添加 Ce元素，并給出了一個合理的Ce含量范 圍，并通過控制加工過程的工藝參數，制備出高品質的鋁鎂鈰焊絲，使用上述焊絲作為填充 材料焊接鋁合金板材可以顯著提高焊接接頭的抗拉強度、塑性和焊接系數。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發明實施例5的鋁鎂鈰焊絲的宏觀組織圖；
[0035] 圖2為本發明實施例5的鋁鎂鈰焊絲的微觀組織圖；
[0036] 圖3為本發明實施例8的鋁鎂鈰焊絲的宏觀組織圖；
[0037] 圖4為本發明實施例8的鋁鎂鈰焊絲的微觀組織圖。
【具體實施方式】
[0038] 以下實施例中，第一次拉拔延伸系數心的值均為1.2,將其作為平均延伸系數，即λη = λ!= 1.2〇
[0039] 實施例1
[0040] 一種鋁鎂鈰焊絲，成分按質量百分數為：Mg為4.0wt. %，Mn為0.05wt. %，Ti為 O.Olwt. %，Ce為0.15wt· %，余量為A1;直徑為 1.2mm;
[0041] -種鋁鎂鈰焊絲的制備方法，包括以下步驟：
[0042] 步驟1，備料：
[0043] 按鋁鎂鈰焊絲的質量百分含量，進行備料;其中，Mg以純鎂形式加入，Μη以Al-Mn中 間合金形式加入，Ti以Al-Ti中間合金形式加入，Ce以Al-Ce中間合金形式加入，A1以純鋁、 Al-Mn中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Ce中間合金形式加入；
[0044] 步驟2，合金熔煉及澆鑄：
[0045] (1)采用碳棒熔鋁爐，將純鋁熔化后，將Al-Ce中間合金、Al-Mn中間合金和Al-Ti中 間合金依次加入，升溫至731°C，加入純鎂，熔化并攪拌均勻，制成合金熔體；
[0046] (2)除氣劑六氯乙烷加入合金熔體中，攪拌后靜置llmin，進行精煉除氣；
[0047] (3)去除合金熔體表面的浮渣，控制熔體溫度為730°C，在立式鑄造拉伸機中，半連 續鑄制成Φ1 〇〇mm的圓棒形鑄錠；
[0048] 步驟3,均勻化處理：
[0049] 將鑄錠放入電阻爐中，在210°C下保溫lh，然后隨爐升溫至451°C下保溫30h后，風 冷至室溫;其中，風冷時通風量為88m3/s;
[0050] 步驟4,擠壓處理：
[0051] 對鑄錠合金切頭、扒皮后，采用300T油壓機，進行熱擠壓，擠壓成Φ 6mm的焊絲坯 料;其中，變形系數為12，擠壓溫度380°C，保溫1.1 h;
[0052] 步驟5,拉伸處理：
[0053] 拉拔焊絲坯料16次，制成Φ 1.2mm的成品焊絲;其中，拉拔累計斷面直徑減小80%， 每拉拔3次進行一次退火，共進行5次退火，退火溫度為380°C，保溫時間為lh。
[0054] 將本實施例制備的鋁鎂鈰焊絲作為填充材料，在室溫下，用TIG焊焊接4mm厚T6態 的7A52鋁合金薄板，使用島津公司生產的AG-X plus型立式電子萬能試驗機測量焊接接頭 的抗拉強度為275MPa，斷后延伸率為11.8%。
[0055] 實施例2
[0056] 一種鋁鎂鈰焊絲，成分按質量百分數為：Mg為6.0wt. %，Mn為0.3wt. %，Ti為 0 · 3wt · %，Ce為0 · 2wt · %，余量為A1;直徑為2 · 0mm;
[0057] -種鋁鎂鈰焊絲的制備方法，包括以下步驟：
[0058] 步驟1，備料：
[0059] 按鋁鎂鈰焊絲的質量百分含量，進行備料;其中，Mg以純鎂形式加入，Μη以Al-Mn中 間合金形式加入，Ti以Al-Ti中間合金形式加入，Ce以Al-Ce中間合金形式加入，A1以純鋁、 Al-Mn中間合金、Al-Ti中間合金、Al-Ce中間合金形式加入；
[0060] 步驟2，合金熔煉及澆鑄：
[0061] (1)采用碳棒熔鋁爐，將純鋁熔化后，將Al-Ce中間合金、Al-Mn中間合金和Al-Ti中 間合金依次加入，升溫至732°C，加入純鎂，熔化并攪拌均勻，制成合金熔體；
[0062] (2)除氣劑六氯乙烷加入合金熔體中，攪拌后靜置12min，進行精煉除氣；
[0063] (3)去除合金熔體表面的浮渣，控制熔體溫度為732°C，在立式鑄造拉伸機中，半連 續鑄制成Φ 148mm的圓棒形鑄錠；
[0064] 步驟3,均勻化處理：
[0065] 將鑄錠放入電阻爐中，在211°C下保溫2h，然后隨爐升溫至451°C下保溫26h后，風 冷至室溫;其中，風冷時通風量為l〇lm3/s;
[0066] 步驟4,擠壓處理：
[0067] 對鑄錠合金切頭、扒皮后，采用300T油壓機，進行熱擠壓，擠壓成Φ 7mm的焊絲坯 料;其中，熱擠壓變形系數為16，擠壓溫度385°C，保溫1.2h;
[0068] 步驟5,拉伸處理：
[0069] 拉拔焊絲坯料14次，制成Φ2.0mm的成品焊絲;其中，拉拔累計斷面直徑減小71%， 每拉拔3次進行一次退火，共進行4次退火，退火溫度為389°C，保溫時間為0.8h。
[0070] 將本實施例制備的鋁鎂鈰焊絲作為填充材料，在室溫下，用TIG焊焊接4mm厚T6態 的7A52鋁合金