CN105779831B - 航空航天用铝合金焊丝及其制备方法 - Google Patents

航空航天用铝合金焊丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种航空航天用铝合金焊丝及其制备方法,其特征在于，其化学组分按质量百分比为：Cu:6.2‑7.0%、Ti:0.06‑0.10%、Cr:0.1‑0.5%、V:0.05‑0.2%、Mn:0.1‑0.5%、Sc:0.5‑1.5%、Te:0.05‑0.2%、Bi:0.01‑0.05%、Mg≤0.2%、Fe≤0.2%、Si≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al；该铝合金焊丝的制备方法是经熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理得到；本发明航空航天用铝合金焊丝的焊缝组织细密、抗裂性好；焊接接头的抗拉强度、塑性及韧性相比普通的5556、5654、2319或2325焊丝有显著的提高。

Description

航空航天用铝合金焊丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金焊丝的加工技术领域，具体涉及一种适用于航空航天的铝合金焊丝及其制备方法。
背景技术
铝合金具有高的比强度、比模量、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀性，同时还具有良好的成形工艺性和焊接性，加之成本比较低，因此，成为航空、航天、船舶、汽车、列车、化工、军事等领域应用最广泛的一类有色金属结构材料。例如，飞船的指挥舱与登月舱、运载火箭贮箱、卫星贮箱、战术导弹壳体、船用壳体、高速列车与地铁列车铝合金车厢、化工容器等都由铝合金结构材料焊接而成。铝合金焊丝是铝合金焊接所必需的填充材料，从而成为了影响焊缝质量的关键因素之一。焊丝的质量对铝合金焊接结构的广泛应用具有重要影响。铝合金焊丝内部质量很大程度上取决于原铝材的质量。铝合金熔炼除气效果不佳，将会使铝合金焊丝氢含量偏高，致使在焊接过程中生成较多的气孔。焊丝用铝合金含有较多的杂质，以及有明显的成分偏析，不仅会影响焊丝的拉拔成形，使焊丝极易拉断，成材率下降，而且铝合金中的杂质能在整个生产过程中传递，从而导致焊丝质量低劣。
由于较低的密度、较高的比强度和比刚度，铝锂合金在诸如航空航天领域获得了人们的关注。近年来，适当降低Li含量，增加Cu含量并添加多元合金化元素发展起来的第三代Al-Cu-Li-X 系合金具有优良的耐损伤性能、断裂韧度等良好的综合性能，其中的部分合金已在航空航天领域得到应用。为了进一步实现结构减重，用焊接方式替代铆接已成为高性能铝锂合金应用中的一个重要趋势。由于焊接工艺具有操作简便、工艺可实施性以及适用性强、成本低廉等特点，已成为焊接结构的主选方法，但因其熔焊接头强度低、疲劳寿命低、抗腐蚀性能差等因素使应用受到了限制。据报道Al-Cu-Li系合金熔焊时，多采用现有的Al-Mg 系焊丝(5556、5654)或者Al-Cu 系焊丝(2319、2325)，其中前者可以提高焊缝的耐蚀性及断裂韧度，但焊缝强度及成形性较差，后者可以提高焊缝的强度及成形性能，但容易形成热裂。
国家标准中规定航空用铝合金中氢含量要 <0.10ml/100gAl。美国铝业公司的Alcoa469方法可以将熔体中H含量控制在0.08-0.15ml/100gAl；美国联合碳化物公司开发的旋转喷嘴惰性气体浮游法（SNIF）可以将熔体中H含量控制在0.08-0.12ml/100gAl水平上。而目前国内用Ar净化技术所得到的铝铸件中氢含量都在≥0.08ml/100gAl的水平上，如果天气潮湿以及生产过程中工艺发生波动，氢含量就有可能高于0.10ml/100gAl。但是随着社会经济的发展，航空航天领域对于材料性能提出了更高的要求，合金中氢含量更是越低越好。而且现在我国生产的航空航天铝合金焊丝与进口焊丝相比，氢含量与氧化夹杂含量较高，严重影响了焊缝的质量。焊丝在拉拔过程中经常出现拉断的现象，主要是由于氧化夹杂含量高，晶粒粗大，存在枝晶偏析，导致铝合金的塑性下降
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种焊缝组织细密，焊接接头的抗裂性好、抗拉强度、塑性和韧性显著提高，接头综合力学性能好的航空航天用铝合金焊丝及其制备方法。
本发明是这样实现的：
一种航空航天用铝合金焊丝,其特征在于，其化学组分按质量百分比为：Cu:6.2-7.0%、Ti:0.06-0.10%、Cr:0.1-0.5%、V:0.05-0.2%、Mn:0.1-0.5%、Sc:0.5-1.5%、Te:0.05-0.2%、Bi:0.01-0.05%、Mg≤0.2%、Fe≤0.2%、Si≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。
本发明航空航天用铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理，步骤如下：
（1）熔炼：将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1%均匀地往熔炼炉内加入精炼剂，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，铝液温度达到700-730℃后，用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，控制扒渣时间为30-40分钟，铝液熔炼时间为6-8h；
（2）精炼：经熔炼的铝液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后将铝液静置5-10min后过滤除渣，经过除渣的铝液可以直接进行浇铸；
（3）铸造：采用直径为110mm或120mm的圆结晶器进行连续铸造，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸控制温度为700-730℃，铸造速度为110-120mm/min，冷却水水压为 0.04-0.10MPa；
（4）均匀化：将铝合金铸坯送入热处理炉中进行二级均匀化退火处理，即先将铝合金铸坯在440-450℃温度下保温25-30h，然后在460-500℃温度下保温5-7h；
（5）挤压：将经过均匀化的铝合金铸坯用挤压机挤压成直径12mm 的铝合金线坯，挤压比控制在28，挤压速度为2.5-5.0m/min；
（6）拉制：拉制前先将铝合金线坯进行去应力退火，然后进行拉制，拉制后再返回上一工序进行去应力退火处理，再进行拉制，去应力退火与拉制循环进行，每次拉制延伸率为12%-20%，直至将铝合金线坯拉制成直径为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm或2.4mm规格的铝合金焊丝，去应力退火温度为380-420℃，保温时间为1.5-3h；
（7）表面处理：将铝合金焊丝经过脱脂、抛光和钝化后，即可封装入库。
进一步，所述精炼剂包括以下重量份数的原料：KCl 35-50份、MgCl230-40份、AlF3 5-10份、Na3AlF6 10-15份、Mg3N2 5-10份、Na2CO3 2-5份、C2Cl6 2-5份。
进一步，所述旋转喷吹除气装置吹头的旋转速度为500-650r/min，氩气流量为0.2-0.5m3/h，氩气压力200-300Kpa，氯气流量为0.05-0.2m3/h，氯气压力为50-200Kpa，精炼时间为5-10min。
进一步，所述除渣采用三级除渣，第一级除渣采用的是过滤布除渣，第二级除渣采用的是陶瓷过滤板除渣，经过两级过滤后的铝液再进入管式过滤箱进行第三级过滤除渣。
进一步，所述脱脂为先将铝合金焊丝放入脱脂液中进行脱脂处理，然后将铝合金焊丝经水洗后再放入酸液中酸洗，酸液质量分数为18%的H2SO4 溶液，酸洗温度50-55℃，酸洗时间10s-20s；
进一步，所述脱脂液包括以下重量份数的原料：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺20-30份、十二烷基苯磺酸钠5-10份、碳酸氢钠5-10份、磷酸三钠3-5份、水200-300份。
进一步，所述抛光采用混合酸溶液对焊丝表面进行抛光，抛光温度100-110℃，抛光时间20-30s；所述混合酸各成分质量比为磷酸:硫酸:硝酸:尿素:蒸馏水=70:15:6.5:3.5:5；所述的磷酸质量百分比浓度为85%，硫酸质量百分比浓度为98%，硝酸质量百分比浓度为65%。
进一步，所述钝化为采用质量分数为20-40g/L钝化剂水溶液对焊丝表面进行钝化，钝化温度为30-50℃，钝化时间5-10min，钝化后，立即用纯净水对铝合金焊丝进行冲洗，然后用热风将铝合金焊丝表面吹干即可；所述钝化剂溶液的组分为氟锆酸、氢氟酸、丙三醇和偏磷酸钠，氟锆酸、氢氟酸、丙三醇和偏磷酸钠的质量比为1-2:2-3:3-4:3-5。
本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：
1、本发明航空航天用铝合金焊丝焊缝组织细密、抗裂性好；焊接接头的抗拉强度、塑性及韧性相比普通的5556、5654、2319或2325焊丝有显著的提高。
2、本发明通过对铝合金焊丝成分进行调整，添加微量Sc、Bi和Te元素，降低铝合金焊丝的表面张力，增加了其润湿性和铺展性，减少焊接漏点发生率。添加Bi可以明显降低合金的表面张力；Te具有很强的脱氢作用，可以进一步降低铝液的含氢量，抑制氢气孔的形成；Sc能显著改善合金的力学性能，提高焊接接头抗拉强度。
3、本发明采用旋转喷吹除气装置和三级除渣装置清除铝液中的氧化物、非金属夹杂物和其他有害金属杂质，使得铸锭中的H含量控制在0.05ml/100gAl以下，能够显著提高除气效率和除气质量，减少铝合金铸锭的裂纹、疏松、针状气孔、夹杂等铸造缺陷铝合金铸锭，使铸锭成品率达到96%以上，完全满足未来航空航天用铝合金质量要求。
4、本发明采用钝化剂水溶液对焊丝表面进行钝化，通过钝化剂水溶液中各物质的协同作用，使得浸泡后的铝合金焊丝的表面形成的钝化膜具有膜薄、致密均匀、光泽度好和耐腐蚀的特性。
具体实施方式
实施例1
铝合金焊丝的化学组分按质量百分比为：
Cu:6.2%、Ti:0.06%、Cr:0.1%、V:0.05%、Mn:0.1%、Sc:0.5%、Te:0.05%、Bi:0.01%、Mg≤0.2%、Fe≤0.2%、Si≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。
其制备方法为：
（1）熔炼：将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1%均匀地往熔炼炉内加入精炼剂，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，铝液温度达到700-730℃后，用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，控制扒渣时间为30分钟，铝液熔炼时间为6h；
（2）精炼：经熔炼的铝液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后将铝液静置6min后过滤除渣，经过除渣的铝液可以直接进行浇铸；
（3）铸造：采用直径为110mm或120mm的圆结晶器进行连续铸造，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸控制温度为700-730℃，铸造速度为110mm/min，冷却水水压为 0.04-0.10MPa；
（4）均匀化：将铝合金铸坯送入热处理炉中进行二级均匀化退火处理，即先将铝合金铸坯在440-450℃温度下保温25h，然后在460-500℃温度下保温5h；
（5）挤压：将经过均匀化的铝合金铸坯用挤压机挤压成直径12mm 的铝合金线坯，挤压比控制在28，挤压速度为2.5-5.0m/min；
（6）拉制：拉制前先将铝合金线坯进行去应力退火，然后进行拉制，拉制后再返回上一工序进行去应力退火处理，再进行拉制，去应力退火与拉制循环进行，每次拉制延伸率为12%-20%，直至将铝合金线坯拉制成直径为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm或2.4mm规格的铝合金焊丝，去应力退火温度为380-420℃，保温时间为1.5-3h；
（7）表面处理：将铝合金焊丝经过脱脂、抛光和钝化后，即可封装入库；
所述脱脂液包括以下重量份数的原料：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺20份、十二烷基苯磺酸钠5份、碳酸氢钠5份、磷酸三钠3份、水200份；
所述抛光采用混合酸溶液对焊丝表面进行抛光，抛光温度100-110℃，抛光时间20-30s；所述混合酸各成分质量比为磷酸:硫酸:硝酸:尿素:蒸馏水=70:15:6.5:3.5:5；所述的磷酸质量百分比浓度为85%，硫酸质量百分比浓度为98%，硝酸质量百分比浓度为65%；
所述钝化为采用质量分数为20g/L钝化剂水溶液对焊丝表面进行钝化，钝化温度为30-50℃，钝化时间5min，钝化后，立即用纯净水对铝合金焊丝进行冲洗，然后用热风将铝合金焊丝表面吹干即可；所述钝化剂溶液的组分为氟锆酸、氢氟酸、丙三醇和偏磷酸钠，氟锆酸、氢氟酸、丙三醇和偏磷酸钠的质量比为1:2:3:3。
实施例2
铝合金焊丝的化学组分按质量百分比为：
Cu:7.0%、Ti:0.10%、Cr:0.5%、V:0.2%、Mn:0.5%、Sc:1.5%、Te:0.2%、Bi:0.05%、Mg≤0.2%、Fe≤0.2%、Si≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。
其制备方法为：
（1）熔炼：将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1%均匀地往熔炼炉内加入精炼剂，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，铝液温度达到700-730℃后，用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，控制扒渣时间为40分钟，铝液熔炼时间为8h；
（2）精炼：经熔炼的铝液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后将铝液静置8min后过滤除渣，经过除渣的铝液可以直接进行浇铸；
（3）铸造：采用直径为110mm或120mm的圆结晶器进行连续铸造，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸控制温度为700-730℃，铸造速度为120mm/min，冷却水水压为 0.04-0.10MPa；
（4）均匀化：将铝合金铸坯送入热处理炉中进行二级均匀化退火处理，即先将铝合金铸坯在440-450℃温度下保温30h，然后在460-500℃温度下保温6h；
（5）挤压：将经过均匀化的铝合金铸坯用挤压机挤压成直径12mm 的铝合金线坯，挤压比控制在28，挤压速度为2.5-5.0m/min；
（6）拉制：拉制前先将铝合金线坯进行去应力退火，然后进行拉制，拉制后再返回上一工序进行去应力退火处理，再进行拉制，去应力退火与拉制循环进行，每次拉制延伸率为12%-20%，直至将铝合金线坯拉制成直径为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm或2.4mm规格的铝合金焊丝，去应力退火温度为380-420℃，保温时间为1.5-3h；
（7）表面处理：将铝合金焊丝经过脱脂、抛光和钝化后，即可封装入库；
所述脱脂液包括以下重量份数的原料：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺30份、十二烷基苯磺酸钠10份、碳酸氢钠10份、磷酸三钠5份、水300份。
所述抛光采用混合酸溶液对焊丝表面进行抛光，抛光温度100-110℃，抛光时间20-30s；所述混合酸各成分质量比为磷酸:硫酸:硝酸:尿素:蒸馏水=70:15:6.5:3.5:5；所述的磷酸质量百分比浓度为85%，硫酸质量百分比浓度为98%，硝酸质量百分比浓度为65%。
所述钝化为采用质量分数为40g/L钝化剂水溶液对焊丝表面进行钝化，钝化温度为30-50℃，钝化时间6min，钝化后，立即用纯净水对铝合金焊丝进行冲洗，然后用热风将铝合金焊丝表面吹干即可；所述钝化剂溶液的组分为氟锆酸、氢氟酸、丙三醇和偏磷酸钠，氟锆酸、氢氟酸、丙三醇和偏磷酸钠的质量比为2:3:4:5。
实施例3
铝合金焊丝的化学组分按质量百分比为：
Cu:6.5%、Ti:0.07%、Cr:0.3%、V:0.1%、Mn:0.2%、Sc:1.0%、Te:0.1%、Bi:0.03%、Mg≤0.2%、Fe≤0.2%、Si≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。
其制备方法为：
（1）熔炼：将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1%均匀地往熔炼炉内加入精炼剂，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，铝液温度达到700-730℃后，用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，控制扒渣时间为35分钟，铝液熔炼时间为7h；
（2）精炼：经熔炼的铝液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后将铝液静置5min后过滤除渣，经过除渣的铝液可以直接进行浇铸；
（3）铸造：采用直径为110mm或120mm的圆结晶器进行连续铸造，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸控制温度为700-730℃，铸造速度为115mm/min，冷却水水压为 0.04-0.10MPa；
（4）均匀化：将铝合金铸坯送入热处理炉中进行二级均匀化退火处理，即先将铝合金铸坯在440-450℃温度下保温26h，然后在460-500℃温度下保温6.5h；
（5）挤压：将经过均匀化的铝合金铸坯用挤压机挤压成直径12mm 的铝合金线坯，挤压比控制在28，挤压速度为2.5-5.0m/min；
（6）拉制：拉制前先将铝合金线坯进行去应力退火，然后进行拉制，拉制后再返回上一工序进行去应力退火处理，再进行拉制，去应力退火与拉制循环进行，每次拉制延伸率为12%-20%，直至将铝合金线坯拉制成直径为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm或2.4mm规格的铝合金焊丝，去应力退火温度为380-420℃，保温时间为1.5-3h；
（7）表面处理：将铝合金焊丝经过脱脂、抛光和钝化后，即可封装入库；
所述脱脂液包括以下重量份数的原料：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺25份、十二烷基苯磺酸钠6份、碳酸氢钠6份、磷酸三钠4份、水250份。
所述抛光采用混合酸溶液对焊丝表面进行抛光，抛光温度100-110℃，抛光时间20-30s；所述混合酸各成分质量比为磷酸:硫酸:硝酸:尿素:蒸馏水=70:15:6.5:3.5:5；所述的磷酸质量百分比浓度为85%，硫酸质量百分比浓度为98%，硝酸质量百分比浓度为65%。
所述钝化为采用质量分数为30g/L钝化剂水溶液对焊丝表面进行钝化，钝化温度为30-50℃，钝化时间10min，钝化后，立即用纯净水对铝合金焊丝进行冲洗，然后用热风将铝合金焊丝表面吹干即可；所述钝化剂溶液的组分为氟锆酸、氢氟酸、丙三醇和偏磷酸钠，氟锆酸、氢氟酸、丙三醇和偏磷酸钠的质量比为1:2:4:4。
实施例4
铝合金焊丝的化学组分按质量百分比为：
Cu:6.8%、Ti:0.08%、Cr:0.4%、V:0.15%、Mn:0.3%、Sc:1.2%、Te:0.15%、Bi:0.04%、Mg≤0.2%、Fe≤0.2%、Si≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。
其制备方法为：
（1）熔炼：将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1%均匀地往熔炼炉内加入精炼剂，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，铝液温度达到700-730℃后，用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，控制扒渣时间为38分钟，铝液熔炼时间为7.5h；
（2）精炼：经熔炼的铝液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后将铝液静置10min后过滤除渣，经过除渣的铝液可以直接进行浇铸；
（3）铸造：采用直径为110mm或120mm的圆结晶器进行连续铸造，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸控制温度为700-730℃，铸造速度为110mm/min，冷却水水压为 0.04-0.10MPa；
（4）均匀化：将铝合金铸坯送入热处理炉中进行二级均匀化退火处理，即先将铝合金铸坯在440-450℃温度下保温28h，然后在460-500℃温度下保温7h；
（5）挤压：将经过均匀化的铝合金铸坯用挤压机挤压成直径12mm 的铝合金线坯，挤压比控制在28，挤压速度为2.5-5.0m/min；
（6）拉制：拉制前先将铝合金线坯进行去应力退火，然后进行拉制，拉制后再返回上一工序进行去应力退火处理，再进行拉制，去应力退火与拉制循环进行，每次拉制延伸率为12%-20%，直至将铝合金线坯拉制成直径为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm或2.4mm规格的铝合金焊丝，去应力退火温度为380-420℃，保温时间为1.5-3h；
（7）表面处理：将铝合金焊丝经过脱脂、抛光和钝化后，即可封装入库；
所述脱脂液包括以下重量份数的原料：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺28份、十二烷基苯磺酸钠8份、碳酸氢钠8份、磷酸三钠5份、水280份。
所述抛光采用混合酸溶液对焊丝表面进行抛光，抛光温度100-110℃，抛光时间20-30s；所述混合酸各成分质量比为磷酸:硫酸:硝酸:尿素:蒸馏水=70:15:6.5:3.5:5；所述的磷酸质量百分比浓度为85%，硫酸质量百分比浓度为98%，硝酸质量百分比浓度为65%。
所述钝化为采用质量分数为35g/L钝化剂水溶液对焊丝表面进行钝化，钝化温度为30-50℃，钝化时间8min，钝化后，立即用纯净水对铝合金焊丝进行冲洗，然后用热风将铝合金焊丝表面吹干即可；所述钝化剂溶液的组分为氟锆酸、氢氟酸、丙三醇和偏磷酸钠，氟锆酸、氢氟酸、丙三醇和偏磷酸钠的质量比为2:2:3:5。
试验效果
采用MIG焊法，使用本实施例1-4制备的铝合金焊丝对2A97-T4、厚度为3mm铝合金板材进行I型对接接头直焊缝对焊，然后进行焊接接头拉伸试验、焊接接头弯曲试验，计算断后伸长率，结果如下：
本发明铝合金焊丝的力学性能：
检验项目 标准 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
焊接接头拉伸试验 ≥460*80%MPa 412 420 418 4190
焊接接头弯曲试验 ≥460*80%MPa 408 415 409 413
断后伸长率 ≥6.0% 7.2 7.0 7.2 7.5
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种航空航天用铝合金焊丝,其特征在于，其化学组分按质量百分比为：Cu:6.2-7.0%、Ti:0.06-0.10%、Cr:0.1-0.5%、V:0.05-0.2%、Mn:0.1-0.5%、Sc:0.5-1.5%、Te:0.05-0.2%、Bi:0.01-0.05%、Mg≤0.2%、Fe≤0.2%、Si≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al；
所述的航空航天用铝合金焊丝的制备方法包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理，步骤如下：
（1）熔炼：将铝锭及中间合金投入熔炼炉在进行熔炼，按铝合金总量的0.05-0.1%均匀地往熔炼炉内加入精炼剂，在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度，铝液温度达到700-730℃后，用扒渣车对熔炼炉内的铝液夹渣进行扒渣，控制扒渣时间为30-40分钟，铝液熔炼时间为6-8h；
（2）精炼：经熔炼的铝液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，将旋转喷吹除气装置的吹头伸入至保温炉的铝液中，由旋转吹头向铝液通入氯气和氩气进行精炼，精炼时采用在线测氢仪测定铝液的液态氢含量，精炼完成后将铝液静置5-10min后过滤除渣，经过除渣的铝液直接进行浇铸；
（3）铸造：采用直径为110mm或120mm的圆结晶器进行连续铸造，将铝液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸控制温度为700-730℃，铸造速度为110-120mm/min，冷却水水压为 0.04-0.10MPa；
（4）均匀化：将铝合金铸坯送入热处理炉中进行二级均匀化退火处理，即先将铝合金铸坯在440-450℃温度下保温25-30h，然后在460-500℃温度下保温5-7h；
（5）挤压：将经过均匀化的铝合金铸坯用挤压机挤压成直径12mm 的铝合金线坯，挤压比控制在28，挤压速度为2.5-5.0m/min；
（6）拉制：拉制前先将铝合金线坯进行去应力退火，然后进行拉制，拉制后再返回上一工序进行去应力退火处理，再进行拉制，去应力退火与拉制循环进行，每次拉制延伸率为12%-20%，直至将铝合金线坯拉制成直径为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm或2.4mm规格的铝合金焊丝，去应力退火温度为380-420℃，保温时间为1.5-3h；
（7）表面处理：将铝合金焊丝经过脱脂、抛光和钝化后，即可封装入库；
所述精炼剂包括以下重量份数的原料：KCl 35-50份、MgCl230-40份、AlF3 5-10份、Na3AlF6 10-15份、Mg3N2 5-10份、Na2CO3 2-5份、C2Cl6 2-5份；
所述旋转喷吹除气装置吹头的旋转速度为500-650r/min，氩气流量为0.2-0.5m3/h，氩气压力200-300Kpa，氯气流量为0.05-0.2m3/h，氯气压力为50-200Kpa，精炼时间为5-10min；
所述除渣采用三级除渣，第一级除渣采用的是过滤布除渣，第二级除渣采用的是陶瓷过滤板除渣，经过两级过滤后的铝液再进入管式过滤箱进行第三级过滤除渣；
所述脱脂为先将铝合金焊丝放入脱脂液中进行脱脂处理，然后将铝合金焊丝经水洗后再放入酸液中酸洗，酸液质量分数为18%的H2SO4 溶液，酸洗温度50-55℃，酸洗时间10s-20s；
所述抛光采用混合酸溶液对焊丝表面进行抛光，抛光温度100-110℃，抛光时间20-30s；所述混合酸各成分质量比为磷酸:硫酸:硝酸:尿素:蒸馏水=70:15:6.5:3.5:5；所述的磷酸质量百分比浓度为85%，硫酸质量百分比浓度为98%，硝酸质量百分比浓度为65%；
所述钝化为采用质量分数为20-40g/L钝化剂水溶液对焊丝表面进行钝化，钝化温度为30-50℃，钝化时间5-10min，钝化后，立即用纯净水对铝合金焊丝进行冲洗，然后用热风将铝合金焊丝表面吹干即可；所述钝化剂溶液的组分为氟锆酸、氢氟酸、丙三醇和偏磷酸钠，氟锆酸、氢氟酸、丙三醇和偏磷酸钠的质量比为1-2:2-3:3-4:3-5。
2.根据权利要求1所述的航空航天用铝合金焊丝的制备方法，其特征在于：所述脱脂液包括以下重量份数的原料：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺20-30份、十二烷基苯磺酸钠5-10份、碳酸氢钠5-10份、磷酸三钠3-5份、水200-300份。
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