CN101176955B - 适用于高强铝铜合金的焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料科学与工程领域，其化学成分如下：(wt％)：Cu 5.8～6.8，Mn0.2～0.4，Ti0.05～0.2，Zr 0.05～0.25，V0.01～0.20，Cr 0.01～0.25，Fe 0.15，Si 0.08，Zn 0.05，Mg0.02，余量为Al；按配方采用传统熔铸工艺炼制焊丝。本发明通过对成分的控制，来满足高强铝铜合金配用焊丝的制造问题，本发明的焊丝焊接裂纹敏感性较低；焊缝气孔敏感性小；接头力学性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接新材料，属于材料科学与工程领域。
背景技术
高强铝铜合金在航空航天工业应用广泛，是飞机燃料箱，火箭贮箱优先考虑的材料，国外类似材料已被广泛用于飞机燃料箱，火箭贮箱的制造。国内高强铝铜合金应用较为滞后，近年来随着航空航天工业的发展，高强铝铜合金的应用提到日程，然而高强铝铜合金的应用离不开焊接技术，这就提出国产高强铝铜铝合金配用焊丝的研制问题。外国同类的高强铝铜铝合金已有成熟的配用焊丝—铝铜系焊丝，在国外航天工业已应用多年，采用美国铝铜系焊丝进行焊接，所焊接头力学性能满足设计要求，存在的问题是焊缝气孔敏感性较大。国内已有适合于常温使用的铝铜系焊丝，但其低温性能较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于高强铝铜合金的焊丝，这种焊丝与高强铝铜合金配合，可适用于飞机燃料箱、火箭贮箱焊接生产的需要，其焊缝可获得高的常低温力学性能。
本发明的适用于高强铝铜合金的焊丝，其化学成分为(wt％)：Cu 5.8～6.8，Mn0.2～0.4，Ti0.05～0.2，Zr 0.05～0.25，V0.01～0.20，Cr 0.01～0.25，Fe 0.15，Si 0.08，Zn 0.05，Mg0.02，余量为Al。按配方采用传统熔铸工艺炼制焊丝。
本发明焊丝化学成分的设计原则是采用多元复合合金化的方式，从而达到焊丝与母材的最佳匹配，即化学成分、理化性能相当，使焊缝获得高的强韧性配合。本发明采用传统熔铸工艺炼制焊丝，因为高强铝铜合金属Al-Cu-Mn系合金，所以焊丝主成分决定采用Al-Cu-Mn系，微合金成分除采用Ti、Zr、V外，分别加入Y、Ce、Sc、Cr、B，在炼制过程中通过调整各合金的含量，采用不同的组合方式：Ti-B、Ti-B-Y、Ti-Zr-Sc、Ti-Zr-V-Ce、Ti-Zr-V、Ti-Zr-B、Ti-Zr-V-Y、Ti-Zr-V-Sc、Ti-Zr-V-Cr、Ti-Zr-V-B，炼制出焊丝，然后进行裂纹敏感性评定、气孔敏感性评定、接头在不同温度下(常温、-196℃、-253℃)力学性能评定、不同板厚的适应性评定、金相组织评定、断口形貌评定，经过若干轮次试验，最终筛选出符合要求的焊丝，该焊丝的配方既为最终焊丝的配方。
由于采用上述配方制造本发明的焊丝，因此本发明具有如下优点和效果：
1、本发明由于采用Al-Cu-Mn为主合金系，Ti-Zr-V-Cr为微合金成分，Fe、Si、Zn、Mg等杂质元素控制较严，因此焊接裂纹敏感性较低。
2、本发明由于含有Cr微量元素，对铝合金焊缝气孔有抑制作用，再加上焊丝氢含量控制在0.2ml/100g金属以下，因此焊缝气孔敏感性小。
3、本发明含有0.01-0.25Cr，Fe、Si、Zn、Mg等杂质元素控制较严，焊接时Cr有明显的强化作用，杂质的负效应控制到最小，因此接头性能优异。
具体实施方式
实施例1
按配方采用传统熔炼工艺炼制铝铸锭，经挤压、拉拔成焊丝，焊丝的化学成分为：
Al-6.2、Cu-0.32、Mn-0.1、Cr-0.12、T-0.15、Zr-0.1、V。
采用上述化学成分制造的焊丝对高强铝铜合金母材进行焊接，包括焊接裂纹敏感性试验、焊缝气孔敏感性试验、接头力学性能试验。同时比较美国铝铜焊丝、国产铝铜焊丝和本发明焊丝。结果如下：
(1)焊接裂纹敏感性优于国产铝铜焊丝和美国产铝铜焊丝，见表1。
表1焊接裂纹敏感性
(2)焊缝气孔敏感性和国产铝铜焊丝相当，优于美国产铝铜焊丝，见表2。
表2焊缝气孔敏感性
(3)接头性能：本发明在薄板上各项性能优于国产铝铜焊丝和美国产铝铜焊丝；在厚板上各项性能优于国产铝铜焊丝，和美国产铝铜焊丝相当，见表3。
表3接头力学性能
实施例2
按配方采用传统熔炼工艺炼制铝铸锭，经挤压、拉拔成焊丝，焊丝的化学成分为：
Al-6.7、Cu-0.38、Mn-0.1、Cr-0.12、Ti-0.10、Zr-0.08、V。
采用上述化学成分制造的焊丝对高强铝铜合金母材进行焊接，包括焊接裂纹敏感性试验、焊缝气孔敏感性试验、接头力学性能试验。同时比较美国产铝铜焊丝、国产铝铜焊丝和本发明焊丝。结果如下：
(1)焊接裂纹敏感性优于国产铝铜焊丝和美国产铝铜焊丝，见表4。
表4焊接裂纹敏感性
(2)焊缝气孔敏感性和国产铝铜焊丝相当，优于美国产铝铜焊丝，见表5。
表5焊缝气孔敏感性
(3)接头性能：在薄板上各项性能优于国产铝铜焊丝和美国产铝铜焊丝；在厚板上各项性能优于国产铝铜焊丝，和美国产铝铜焊丝相当，见表6。
表6接头力学性能
本发明所涉及的焊丝，必将为我国航天工业中所用焊接材料的国产化及降低生产成本发挥巨大的作用。
Claims (1)
1.一种适用于高强铝铜合金的焊丝，其特征在于：化学成分为，以质量百分比计：Cu 5.8～6.8，Mn0.2～0.4，Ti 0.05～0.2，Zr 0.05～0.25，V0.01～0.20，Cr 0.01～0.25，Fe 0.15，Si 0.08，Zn 0.05，Mg0.02，余量为Al。
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