專利名稱：Sal1460鋁鋰合金tig/mig焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型鋁鋰合金焊絲，屬于新材料范圍內(nèi)的金屬材料種類內(nèi)的有色金屬材料制備、加工和成型領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋰是自然界最輕的金屬，密度為0.534g / cm3，熔點(diǎn)為186 °C，鋁中加入金屬元素鋰，在降低合計(jì)密度的同時(shí)，可大幅度提高合金的彈性模量。研究表明，在鋁合金中每添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的鋰，可降低金屬密度3%，提高彈性模量6%。用鋁鋰合金代替常規(guī)的鋁合金， 可使結(jié)構(gòu)減重10% 20%，剛度提高15% 20%。因此，擁有低密度、高彈性模量、高比強(qiáng)度和高比剛度性能的鋁鋰合金在航空航天領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。在航空航天飛行器燃料貯箱中，每減輕Ikg重量就增加Ikg的有效載荷，而增加 Ikg有效載荷可帶來(lái)約100000美元的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在未來(lái)新型飛行器的設(shè)計(jì)和制造中， 將會(huì)更多的采用鋁鋰合金制作燃料貯箱進(jìn)行減重。相應(yīng)的各種鋁鋰合金焊絲的用量將越來(lái)越大。目前，國(guó)外鋁鋰合金已有20多種鑄錠生產(chǎn)達(dá)到工業(yè)化水平，歐美等國(guó)已能生產(chǎn) 6 IOt的鑄錠，而俄羅斯已經(jīng)具備生產(chǎn)25t的鑄錠能力。美國(guó)Alcoa公司鋁鋰合金年產(chǎn)量已超過(guò)3600t，根據(jù)需要可迅速擴(kuò)大到9000t。英國(guó)Alcan公司和法國(guó)Pechiney公司聯(lián)合建造的鋁鋰合金生產(chǎn)廠年產(chǎn)量可達(dá)lOOOOt，美、俄、歐等國(guó)鋁鋰合金軋制、擠壓和鍛造的技術(shù)已達(dá)到常規(guī)鋁合金水平。近幾年來(lái)，國(guó)外在實(shí)施低成本發(fā)射裝置、超輕油箱計(jì)劃以及重復(fù)使用的航天器核心計(jì)劃中，加強(qiáng)了鋁鋰合金的研究，促進(jìn)了鋁鋰合金的迅速發(fā)展。鋁鋰合金在美國(guó)F15B、俄羅斯米格四、蘇27、英國(guó)EAP等戰(zhàn)機(jī)上已使用多年，效益顯著。美國(guó)“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)燃料箱使用2195鋁鋰合金的焊接結(jié)構(gòu)，使整個(gè)燃料貯箱減重3300kg。美國(guó) “奮進(jìn)號(hào)”航天飛機(jī)燃料貯箱采用了 ffeldalite049鋁鋰合金代替2219合金，使航天飛機(jī)的運(yùn)載能力提高了 3400 kg?；鸺七M(jìn)劑貯箱是一個(gè)承壓焊接容器，由金屬殼體焊接而成，鋁鋰合金是該貯箱的首選材料。國(guó)外在80年代已經(jīng)采用焊接方法代替鉚接方法，獲得了很好的減重效益。研制的鋁鋰合金焊絲達(dá)到了較高的水平。我國(guó)自60年代末開(kāi)始了 Al-Cu-Li系合金的研究，但真正的研究高潮是在鋁鋰合金作為國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目被列入七五攻關(guān)計(jì)劃后開(kāi)始的，迄今全國(guó)已有數(shù)十家高等學(xué)校、科研院所和工廠參加，研究?jī)?nèi)容也頗為全面，從理論到實(shí)際，從熔鑄、合金化、熱處理到組織性能，可以說(shuō)無(wú)所不包，尤其是1998年航天510研究所利用微重力電磁模擬裝置成功地制備出含鋰量高達(dá)5% 10%的二元鋁鋰合金小試樣，使鋁鋰合金的制造技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展。我國(guó)已在某新型航天飛行器設(shè)計(jì)中采用了鋁鋰合金的鉚接結(jié)構(gòu)件，但是鉚接一般接一些密封要求低的設(shè)備，而焊接可以加工密封性要求較高的設(shè)備，因此，有可能在未來(lái)航天飛行器制造中大量采用鋁鋰合金的焊接結(jié)構(gòu)件，鋁鋰合金焊絲的用量將穩(wěn)步上升，但目前我國(guó)的鋁鋰合金焊絲尚未形成批量生產(chǎn)能力，水平仍處于填補(bǔ)空白的實(shí)驗(yàn)研究階段。鋁鋰合金采用TIG焊(Tangstent inert gas，鎢極惰性氣體保護(hù)焊)或MIG焊(Metal inert-gas welding熔化極氣體保護(hù)電弧焊)，材料本身的減重效益約為12%，用焊接取代鉚接，省去連接緊固件和密封膠圈減重效益又有12%。但是傳統(tǒng)的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲在制備過(guò)程中鋰容易被氧化，鋰的燒損率高，鋁鋰合金焊絲盤(pán)條表面粗糙、劃痕深，且擠壓接頭強(qiáng)度低，拉絲時(shí)易斷裂，生產(chǎn)效率低，環(huán)境污染嚴(yán)重，所制備的焊絲力學(xué)性能不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種力學(xué)性能好的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案
SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，所述焊絲采用Al-Li- Cu -Zr-Sr合金系統(tǒng)，各組分的重量百分含量為L(zhǎng)i 1.5 2.5%、Cu 3.0 4.0%、Zr 0.1 0.25%、Sr 0. 1 0. 2%、其余為Al。本發(fā)明所述的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，按以下步驟進(jìn)行
a、將配比量的Li、Mg、Zr、Sr和Al采用真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為630°C 660°C，真空度為1. 35X10 —3Pa,熔煉后在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行澆鑄得鑄錠，氬氣流量為8 IOml / s ；
b、去除鑄錠表面及兩頭的雜物后進(jìn)行連續(xù)擠壓制得合金盤(pán)條；
C、將合金盤(pán)條經(jīng)過(guò)粗、中、精拉絲后，使用旋轉(zhuǎn)式三角孔刮刀進(jìn)行刮削清洗處理即得所述焊絲。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面
現(xiàn)有技術(shù)中的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的力學(xué)性能一般為抗拉強(qiáng)度σ 為 480ΜΡ a，屈服強(qiáng)度σ 0. 2為390MP a、接頭延伸率δ為8%、彎曲角a為10°、強(qiáng)度系統(tǒng) η為851而本發(fā)明的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲在原料中加入微量的稀土元素Sr， 達(dá)到了彌散強(qiáng)化晶格結(jié)構(gòu)、改善共晶分布形態(tài)、強(qiáng)化焊縫凝固組織的目的，力學(xué)性能有較大的改善，抗拉強(qiáng)度σ L·約為610MPa，屈服強(qiáng)度σ 0. 2為520MP a、接頭延伸率δ為9%、彎曲角a為13°、強(qiáng)度系統(tǒng)η為視％。樣條2所含各組分的重量百分?jǐn)?shù)為L(zhǎng)i 1.97%, Cu 3. 46%, Zr 0. 16%, Sr 0. 13%、其余為Al。樣條3所含各組分的重量百分?jǐn)?shù)為L(zhǎng)i 1.93%, Cu 3. 62%, Zr 0.21%, Sr 0. 16%、其余為Al。樣條4所含各組分的重量百分?jǐn)?shù)為L(zhǎng)i 1.62%, Cu 3. 83%, Zr 0. 13%, Sr 0. 12%、其余為Al。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例1
SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，所述焊絲采用Al-Li- Cu -Zr-Sr合金系統(tǒng)，制造時(shí)各組分的重量百分含量為L(zhǎng)i 1.84%,Cu 3. 24%, Zr 0. 14%, Sr 0.15%、其余為 Al。本發(fā)明所述的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，按以下步驟進(jìn)行
a、將配比量的Li、Cu、Zr、Sr和Al采用真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為650°C，真空度為1.35X10 —3Pa,熔煉后在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行澆鑄得鑄錠，氬氣流量為8ml / s；
b、去除鑄錠表面及兩頭的雜物后在500°C溫度條件下進(jìn)行連續(xù)擠壓制得合金盤(pán)條；
C、將合金盤(pán)條經(jīng)過(guò)粗、中、精拉絲后，用旋轉(zhuǎn)式三角孔刮刀進(jìn)行刮削清洗處理即得所述焊絲。實(shí)施例2
SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，所述焊絲采用 Al-Li- Cu -Zr-Sr合金系統(tǒng)，制造時(shí)各組分的重量百分含量為L(zhǎng)i 1.5%,Cu 3%,Zr 0. 16%, Sr 0.13%、其余為 Al。本發(fā)明所述的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，按以下步驟進(jìn)行
a、將配比量的Li、Cu、Zr、Sr和Al采用真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為630°C，真空度為1.35X10 —3Pa,熔煉后在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行澆鑄得鑄錠，氬氣流量為9ml / s；
b、去除鑄錠表面及兩頭的雜物后在500 550°C溫度條件下進(jìn)行連續(xù)擠壓制得合金盤(pán)
條；
C、將合金盤(pán)條經(jīng)過(guò)粗、中、精拉絲后，用旋轉(zhuǎn)式三角孔刮刀進(jìn)行刮削清洗處理即得所述焊絲。實(shí)施例3
SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，所述焊絲采用 Al-Li- Cu -Zr-Sr合金系統(tǒng)，制造時(shí)各組分的重量百分含量為L(zhǎng)i 2. 5%,Cu 3. 62%,Zr 0. 25%, Sr 0.2%、其余為 Al。本發(fā)明所述的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，按以下步驟進(jìn)行
a、將配比量的Li、Cu、Zr、Sr和Al采用真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為660°C，真空度為1.35X10 —3Pa,熔煉后在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行澆鑄得鑄錠，氬氣流量為IOml / s；
b、去除鑄錠表面及兩頭的雜物后在550°C溫度條件下進(jìn)行連續(xù)擠壓制得合金盤(pán)條；
C、將合金盤(pán)條經(jīng)過(guò)粗、中、精拉絲后，用旋轉(zhuǎn)式三角孔刮刀進(jìn)行刮削清洗處理即得所述焊絲。實(shí)施例4
SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，所述焊絲采用 Al-Li- Cu -Zr-Sr合金系統(tǒng)，制造時(shí)各組分的重量百分含量為L(zhǎng)i 1.62%, Cu 4%, Zr 0. l%,Sr 0.1%、其余為 Al。本發(fā)明所述的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，按以下步驟進(jìn)行
a、將配比量的Li、Cu、Zr、Sr和Al采用真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為650°C，真空度為1.35X10 —3Pa,熔煉后在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行澆鑄得鑄錠，氬氣流量為9ml / s；
b、去除鑄錠表面及兩頭的雜物后在540°C溫度條件下進(jìn)行連續(xù)擠壓制得合金盤(pán)條；
C、將合金盤(pán)條經(jīng)過(guò)粗、中、精拉絲后，用旋轉(zhuǎn)式三角孔刮刀進(jìn)行刮削清洗處理即得所述焊絲。
本發(fā)明的各實(shí)施例中制得的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的焊接接頭力學(xué)性能數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表 權(quán)利要求
1.SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，其特征在于，制造時(shí)所使用的原料包括以下重量百分?jǐn)?shù)的各組分:Li 1. 5 2. 5%、Cu 3. 0 4. 0%、Zr 0. 1 0. 25%、Sr 0. 1 0. 2%，其余為 Al。
2.權(quán)利要求1所述的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行a、將配比量的Li、Cu、Zr、Sr和Al采用真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為630°C 660°C，熔煉后在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行澆鑄得鑄錠，氬氣流量為8 IOml / s；b、去除鑄錠表面及兩頭的雜物后在500 550°C溫度下進(jìn)行連續(xù)擠壓制得合金盤(pán)條；C、將合金盤(pán)條經(jīng)過(guò)粗、中、精拉絲后，再進(jìn)行刮削清洗處理即得所述焊絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，其特征在于 步驟a中所采用的純化真空度為1. 35 X 10 — 3Pa0
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，其特征在于 步驟c中刮削清洗采用旋轉(zhuǎn)式三角孔刮刀。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，制造時(shí)所使用的原料包括以下重量百分?jǐn)?shù)的各組分Li1.5～2.5%、Cu3.0～4.0%、Zr0.1～0.25%、Sr0.1～0.2%，其余為Al。本發(fā)明的SAL1460鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，按以下步驟進(jìn)行a、將Li、Cu、Zr、Sr和Al采用真空感應(yīng)爐熔煉，熔煉溫度630℃～660℃，真空度1.35×10－3Pa，熔煉后在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行澆鑄，氬氣流量為8～10ml∕s；b、去除鑄錠上的雜物后在500～550℃溫度下連續(xù)擠壓制得合金盤(pán)條；c、將合金盤(pán)條經(jīng)過(guò)粗、中、精拉絲后，再進(jìn)行刮削清洗得所述焊絲。本發(fā)明制備的鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的燒傷率低，不易斷裂，力學(xué)性能好。
文檔編號(hào)B23K35/40GK102189350SQ20111009671
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者何成旦, 傅開(kāi)武 申請(qǐng)人:蘭州威特焊材爐料有限公司