CN111203672A - 一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝 - Google Patents
一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111203672A CN111203672A CN202010110340.5A CN202010110340A CN111203672A CN 111203672 A CN111203672 A CN 111203672A CN 202010110340 A CN202010110340 A CN 202010110340A CN 111203672 A CN111203672 A CN 111203672A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- equal
- less
- percent
- aluminum
- welding wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
- B23K35/286—Al as the principal constituent
- B23K35/288—Al as the principal constituent with Sn or Zn
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
- B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
本发明公开一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝,按质量百分比计:锰Mn:0.3‑0.5%,铜Cu:5.3‑5.8%,钛Ti:0.15‑0.35%,硼B:0.0005‑0.006%,钒V:0.05‑0.3%,锆Zr:0.05‑0.2%,锡Sn:0‑0.2%,铁Fe:≤0.15%,硅Si:≤0.06%,镁Mg:≤0.05%,锌Zn:≤0.1%,其他单个杂质元素:≤0.05%,其他杂质元素合计:≤0.15%,余量为铝Al。本发明所述焊丝,丝材增材制造堆积体组织均匀,横纵向力学性能一致,具有高强、高韧的特点。
Description
技术领域
本发明属于金属材料领域,具体涉及一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝。
技术背景
Al-Cu合金凭借优异的力学性能,在航空、航天领域具有广泛的应用前景。但是由于该合金结晶温度范围宽,铸造产品容易产生热裂、偏析、缩松等缺陷,造成铸件的成品率较低。焊接工艺无法实现母材和焊缝的等强匹配,且难以实现复杂程度较高产品的生产。这些都限制了Al-Cu合金的应用。
近年来,通过丝材增材制造工艺生产Al-Cu合金结构件获得了广泛的研究。目前所选用的Al-Cu合金原材料,丝材增材之后的堆积体存在横纵向的力学性能差异,纵向的力学性能小于横向,例如2319,2024。另外,现有的Al-Cu合金丝材增材制造后堆积体的力学性能偏低,未见抗拉强度>530Mpa,屈服强度>460Mpa,延伸率>10%的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝,本发明所述的铝铜合金焊丝,加工过程顺畅,焊丝晶粒细小,组织均匀,适用于丝材增材制造。增材成形堆积体热处理后,组织晶粒细小、均匀,强化相弥散分布,性能稳定。
为实现上述技术目的,本发明采用的技术方案如下:
一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝,按质量百分比计,成分为:锰Mn:0.3-0.5%,铜Cu:5.3-5.8%,钛Ti:0.15-0.35%,硼B:0.0005-0.006%,钒V:0.05-0.3%,锆Zr:0.05-0.2%,锡Sn:0-0.2%,铁Fe:≤0.15%,硅Si:≤0.06%,镁Mg:≤0.05%,锌Zn:≤0.1%,其他单个杂质元素:≤0.05%,其他杂质元素合计:≤0.15%,余量为铝Al。
在一种优选的实施方式中,一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝,按质量百分比计,成分为:锰Mn:0.3-0.5%,铜Cu:5.4-5.7%,钛Ti:0.15-0.35%,硼B:0.0005-0.006%,钒V:0.05-0.3%,锆Zr:0.05-0.2%,锡Sn:0-0.15%,铁Fe:≤0.15%,硅Si:≤0.06%,镁Mg:≤0.05%,锌Zn:≤0.1%,其他单个杂质元素:≤0.05%,其他杂质元素合计:≤0.15%,余量为铝Al。
在一种优选的实施方式中,一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝,按质量百分比计,成分为:锰Mn:0.3-0.5%,铜Cu:5.5-5.6%,钛Ti:0.15-0.35%,硼B:0.0005-0.006%,钒V:0.05-0.3%,锆Zr:0.05-0.2%,锡Sn:0-0.05%,铁Fe:≤0.15%,硅Si:≤0.06%,镁Mg:≤0.05%,锌Zn:≤0.1%,其他单个杂质元素:≤0.05%,其他杂质元素合计:≤0.15%,余量为铝Al。
在一种优选的实施方式中,一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝,按质量百分比计,成分为:锰Mn:0.4-0.5%,铜Cu:5.5-5.6%,钛Ti:0.2-0.3%,硼B:0.003-0.004%,钒V:0.1-0.2%,锆Zr:0.1-0.2%,锡Sn:0-0.1%,铁Fe:≤0.15%,硅Si:≤0.05%,镁Mg:≤0.05%,锌Zn:≤0.05%,其他单个杂质元素:≤0.05%,其他杂质元素合计:≤0.15%,余量为铝Al。
本发明所述的焊丝可以按照发明名称为“一种新型实心焊丝的加工制造方法”授权公告号为CN103286481B的中国专利所述的制备方法制备而成。
本发明还提供本发明所述焊丝在军工或航空航天领域中的应用。
本发明还提供本发明所述焊丝在丝材增材制造中的应用。
本发明所述的铝铜合金焊丝中:
本发明所使用的Cu元素是基本强化元素,其主要作用是固溶时效后析出纳米级θ’相提高合金强度。
本发明所使用的Mn与Al、Cu反应形成T相,固溶处理时呈弥散质点析出,可提高室温和高温强度。
本发明合金中添加少量Ti和Zr,与Al生成Al3Ti和Al3Zr相,Al3Ti和Al3Zr的弥散质点可作为α相的结晶核心,使α(Al)的晶粒细化。
本发明所使用的V可以降低铝铜合金的热裂纹敏感性。
本发明所使用的Sn在铝铜合金中,与空位的结合能力强,且溶解度小,扩散率高,其作用是在时效时促进强化相的析出与弥散分布,缩短铝铜合金达到峰值时效的时间,提高铝铜合金的力学性能。
本发明的有益效果是:
(1)本发明所述的铝铜合金焊丝,加工过程顺畅,焊丝晶粒细小,组织均匀,适用于丝材增材制造。
(2)增材成形堆积体热处理后,组织晶粒细小、均匀,强化相弥散分布,性能稳定,T6热处理后力学性能可以达到:抗拉强度:538MPa,屈服强度:478MPa,延伸率:10.5%,且横纵向力学性能无差异。目前该合金是丝材增材制造堆积体强度最高的铝合金材料。
附图说明
图1为焊丝的微观组织;
图2为堆积体(直接堆积态)的微观组织;
图3为堆积体(T6)态的微观组织;
图4为峰值时效下的强化相分布。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明,但本发明并不局限于本实施例,本发明所述的方法若无特别说明,则为本领域常规方法,所用材料,若无特别说明,则为常规购买。
实施例1:
本发明一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝,合金成分按质量百分比计,为:锰Mn:0.41,铜Cu:5.63,钛Ti:0.21,硼B:0.0035,钒V:0.12,锆Zr:0.13,铁Fe:0.11,硅Si:0.042,镁Mg:0.0025,锌Zn:0.016,余量为铝Al。
本实施例所述的焊丝可以按照发明名称为“一种新型实心焊丝的加工制造方法”授权公告号为CN103286481B的中国专利所述的制备方法制备而成。本实施例制得的铝铜合金焊丝的抗拉强度为310Mpa,延伸率为6%。
本实施例制得的铝铜合金焊丝晶粒细小,组织均匀,如图1(a)所示,该内部组织保证了减径加工过程的顺畅,焊丝成品率达到95%。根据合金组织的遗传效应,保证了增材产品良好的内部组织。
以实施例1所制备的焊丝作为原材料,在室温下,用CMT的焊接工艺进行堆积。堆积体表面光亮,内部组织晶粒尺寸为40μm,大小均匀,强化相在晶界上均匀弥散分布如图2(a)所示。T6热处理后堆积体的微观组织如图3(a)所示,θ相完全固溶到基体当中。峰值时效下的析出相形貌如图4(a)所示。力学性能如表1所示,优于铝铜合金2319电弧增材制造堆积体的性能,且横纵向力学性能均匀。
实施例2:
本发明一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝,合金成分按质量百分比计,为:锰Mn:0.42,铜Cu:5.58,钛Ti:0.22,硼B:0.0033,钒V:0.12,锆Zr:0.12,锡Sn:0.1,铁Fe:0.11,硅Si:0.037,镁Mg:0.0032,锌Zn:0.012,余量为铝Al。
本发明所述的焊丝可以按照发明名称为“一种新型实心焊丝的加工制造方法”授权公告号为CN103286481B的中国专利所述的制备方法制备而成。本实施例制得的铝铜合金焊丝的抗拉强度为315Mpa,延伸率为6%。
本实施例制得的铝铜合金焊丝晶粒细小,组织均匀,如图1(b)所示,该内部组织保证了减径加工过程的顺畅,焊丝成品率达到95%。根据合金组织的遗传效应,保证了增材产品良好的内部组织。
以实施例2所制备的焊丝作为原材料,在室温下,用CMT的焊接工艺进行堆积。堆积体表面光亮,内部组织晶粒尺寸为40μm,大小均匀,强化相在晶界上均匀弥散分布如图2(b)所示。T6热处理后堆积体的微观组织如图3(b)所示,晶粒为均匀的等轴晶,θ相完全固溶到基体中。堆积体峰值时效下的强化相如图4(b)所示,强化相尺寸均匀,分布密度大。该焊丝的堆积体具有高强韧的力学性能,如表1所示,横纵向力学性能均匀,是现有铝合金堆积体中力学性能最高的。
表1堆积体的力学性能
Claims (6)
1.一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝,其特征在于,按质量百分比计,成分为:锰Mn:0.3-0.5%,铜Cu:5.3-5.8%,钛Ti:0.15-0.35%,硼B:0.0005-0.006%,钒V:0.05-0.3%,锆Zr:0.05-0.2%,锡Sn:0-0.2%,铁Fe:≤0.15%,硅Si:≤0.06%,镁Mg:≤0.05%,锌Zn:≤0.1%,其他单个杂质元素:≤0.05%,其他杂质元素合计:≤0.15%,余量为铝Al。
2.根据权利要求1所述的铝铜合金焊丝,其特征在于,按质量百分比计,成分为:锰Mn:0.3-0.5%,铜Cu:5.4-5.7%,钛Ti:0.15-0.35%,硼B:0.0005-0.006%,钒V:0.05-0.3%,锆Zr:0.05-0.2%,锡Sn:0-0.15%,铁Fe:≤0.15%,硅Si:≤0.06%,镁Mg:≤0.05%,锌Zn:≤0.1%,其他单个杂质元素:≤0.05%,其他杂质元素合计:≤0.15%,余量为铝Al。
3.根据权利要求1所述的铝铜合金焊丝,其特征在于,按质量百分比计,成分为:锰Mn:0.3-0.5%,铜Cu:5.5-5.6%,钛Ti:0.15-0.35%,硼B:0.0005-0.006%,钒V:0.05-0.3%,锆Zr:0.05-0.2%,锡Sn:0-0.05%,铁Fe:≤0.15%,硅Si:≤0.06%,镁Mg:≤0.05%,锌Zn:≤0.1%,其他单个杂质元素:≤0.05%,其他杂质元素合计:≤0.15%,余量为铝Al。
4.根据权利要求1所述的铝铜合金焊丝,其特征在于,按质量百分比计,成分为:锰Mn:0.4-0.5%,铜Cu:5.5-5.6%,钛Ti:0.2-0.3%,硼B:0.003-0.004%,钒V:0.1-0.2%,锆Zr:0.1-0.2%,锡Sn:0-0.1%,铁Fe:≤0.15%,硅Si:≤0.05%,镁Mg:≤0.05%,锌Zn:≤0.05%,其他单个杂质元素:≤0.05%,其他杂质元素合计:≤0.15%,余量为铝Al。
5.权利要求1~4任一项所述的铝铜合金焊丝在军工或航空航天领域中的应用。
6.权利要求1~4任一项所述的铝铜合金焊丝在丝材增材制造中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010110340.5A CN111203672B (zh) | 2020-02-20 | 2020-02-20 | 一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010110340.5A CN111203672B (zh) | 2020-02-20 | 2020-02-20 | 一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111203672A true CN111203672A (zh) | 2020-05-29 |
CN111203672B CN111203672B (zh) | 2021-09-24 |
Family
ID=70781103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010110340.5A Active CN111203672B (zh) | 2020-02-20 | 2020-02-20 | 一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111203672B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112518170A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-19 | 首都航天机械有限公司 | 一种增材制造用Al-Cu合金丝及其制备方法和应用 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0413831A (ja) * | 1990-05-02 | 1992-01-17 | Furukawa Alum Co Ltd | 耐応力腐食割れ性に優れた溶接構造材用高力アルミニウム合金 |
US20040134898A1 (en) * | 1999-03-15 | 2004-07-15 | Bjorkman Gerald W.O. | High titanium/zirconium filler wire for aluminum alloys and method of welding |
CN1740365A (zh) * | 2005-09-12 | 2006-03-01 | 华南理工大学 | 一种高强韧挤压铸造铝合金材料 |
CN1785580A (zh) * | 2004-12-08 | 2006-06-14 | 中国科学院金属研究所 | 一种高强低热裂铝铜系合金焊丝及其制备方法和应用 |
CN101176955A (zh) * | 2006-11-10 | 2008-05-14 | 航天材料及工艺研究所 | 适用于高强铝铜合金的焊丝 |
CN105779831A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-07-20 | 桂林航天工业学院 | 航空航天用铝合金焊丝及其制备方法 |
CN109128572A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-04 | 南昌航空大学 | 一种铝铜合金用焊丝及其制备方法和应用 |
CN109266926A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-01-25 | 首都航天机械有限公司 | 一种Al-Cu合金丝及其制备方法和应用 |
CN110885944A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-03-17 | 抚顺东工冶金材料技术有限公司 | 一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝 |
-
2020
- 2020-02-20 CN CN202010110340.5A patent/CN111203672B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0413831A (ja) * | 1990-05-02 | 1992-01-17 | Furukawa Alum Co Ltd | 耐応力腐食割れ性に優れた溶接構造材用高力アルミニウム合金 |
US20040134898A1 (en) * | 1999-03-15 | 2004-07-15 | Bjorkman Gerald W.O. | High titanium/zirconium filler wire for aluminum alloys and method of welding |
CN1785580A (zh) * | 2004-12-08 | 2006-06-14 | 中国科学院金属研究所 | 一种高强低热裂铝铜系合金焊丝及其制备方法和应用 |
CN1740365A (zh) * | 2005-09-12 | 2006-03-01 | 华南理工大学 | 一种高强韧挤压铸造铝合金材料 |
CN101176955A (zh) * | 2006-11-10 | 2008-05-14 | 航天材料及工艺研究所 | 适用于高强铝铜合金的焊丝 |
CN105779831A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-07-20 | 桂林航天工业学院 | 航空航天用铝合金焊丝及其制备方法 |
CN109128572A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-04 | 南昌航空大学 | 一种铝铜合金用焊丝及其制备方法和应用 |
CN109266926A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-01-25 | 首都航天机械有限公司 | 一种Al-Cu合金丝及其制备方法和应用 |
CN110885944A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-03-17 | 抚顺东工冶金材料技术有限公司 | 一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
杨成刚等: "钛和锆对2219铝铜合金焊接接头组织和性能的影响", 《机械工程材料》 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112518170A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-19 | 首都航天机械有限公司 | 一种增材制造用Al-Cu合金丝及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111203672B (zh) | 2021-09-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110885944B (zh) | 一种适用于丝材增材制造的铝铜合金焊丝 | |
CN111500906B (zh) | 一种高强耐腐蚀铝合金及其制备方法 | |
CN111187950B (zh) | 6系铝合金及其制备方法,移动终端 | |
CN114457263B (zh) | 一种高强高韧高导热压铸铝合金及其制造方法 | |
CN110396627A (zh) | 一种用于3d打印的稀土铝合金丝材及其制备方法 | |
CN111020321B (zh) | 一种适于锻造加工的Al-Cu系铸造合金及其制备方法 | |
CN110408807B (zh) | 一种亚共晶Al-Si铸造合金及其制备方法 | |
CN111230356B (zh) | 一种适用于电弧熔丝增材制造的铝镁合金焊丝 | |
CN114369776B (zh) | 一种提高(Ce+Yb)复合改性亚共晶Al-Si-Mg-Cu-Cr合金强度的方法 | |
CN115233046A (zh) | 一种基于再生铝的非热处理高铁含量的Al-Si-Mg-Fe铝合金及其制备方法 | |
CN111203672B (zh) | 一种丝材增材制造的铝铜合金焊丝 | |
CN111575550B (zh) | 一种高强可焊铝合金及其制备方法 | |
CN112322949B (zh) | 一种镁合金材料及包含该材料的部件和装置 | |
WO2019023818A1 (zh) | 易于冷加工成型的变形锌合金材料及其制备方法和应用 | |
CN113897520A (zh) | 发动机活塞用高强耐热铸造铝硅合金 | |
WO2020052129A1 (zh) | 一种高延展性高强度的稀土铝合金材料及其制备方法 | |
CN114703409A (zh) | 一种高强度耐腐蚀铝合金及其铸造方法 | |
CN114480930B (zh) | 客车车身骨架用铝合金型材及其制备方法 | |
CN110241339A (zh) | 一种高强度铝合金 | |
CN114892053B (zh) | 一种用于增材制造的高强韧铝铜镁合金及其产品的热处理方法 | |
KR100199408B1 (ko) | 비열처리형 구조재용 알루미늄 합금 및 그 압출재의 제조방법 | |
CN115961191B (zh) | 一种锶锆钛钇四元复合微合金化的800MPa强度级高性能铝合金及制备方法 | |
CN110129639B (zh) | 一种适用于无焊后热处理的高性能Al-Zn-Mg合金 | |
CN117448636A (zh) | 一种高耐热弥散强化型Al-Mg-Mn-Zr-Cr-Mo合金制备及加工方法 | |
CN116815082A (zh) | 提高Al-Zn-Mg合金挤压材抗疲劳裂纹扩展性方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |