[发明专利]一种微合金化的Al-Si合金及其铝合金杆的制备方法

说明书

本发明提供了一种微合金化的Al‑Si合金，其退火后的微合金化铝合金杆抗拉强度110MPa以上，伸长率29％以上，在加工规格铝合金焊丝过程中不易断丝，焊丝表面光洁度高，焊接飞溅小，接头抗拉强度好，适用于大批量专业化生产铝硅合金焊丝。其成分如下：4.7～5.8wt％的硅Si；0～≤0.15wt％的铁Fe；0.01～0.1wt％的铜Cu；0.005～0.03wt％的锰Mn；0.01～0.1％的锶Sr；其余为铝。

技术领域

本发明涉及特种导线结构技术领域，具体为一种微合金化的Al-Si合金，本发明还提供了一种铝合金杆的制备方法、一种铝硅合金焊丝。

背景技术

铝及其合金以其密度小、塑性好、比强度高、抗腐蚀性等优异性能，被广泛应用于航空航天、汽车工业中，这也促使铝及铝合金焊接材料的广泛应用。但是由于铝合金线膨胀系数较大，焊接裂纹倾向较大，会造成焊缝接头力学性能的下降，甚至造成失效。

4043铝合金焊丝是以5％Si为主要成分的铝硅系合金焊丝，该焊丝具有熔化后流动性好、凝固收缩率小、不易产生焊接热裂纹等特点，被广泛适用于易产生焊接热裂纹的可热处理强化铝合金及铸铝的焊接。现有的铝合金焊丝主要采用半连续铸造或水平牵引铸造—挤压—拉拔的工艺路线进行生产。该工艺虽然工艺简单、成本低廉，但流程较复杂，产品质量欠佳、性能不够稳定、生产规模适中等特点，只适合于中小型企业进行专业化生产。且铝硅合金杆由于成分或工艺原因，在加工铝硅合金焊丝的过程中断丝率较高；生产的铝硅合金焊丝质量不稳定，焊接性能较差。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种微合金化的Al-Si合金，其退火后的微合金化铝合金杆抗拉强度110MPa以上，伸长率29％以上，在加工规格铝合金焊丝过程中不易断丝，焊丝表面光洁度高，焊接飞溅小，接头抗拉强度好，适用于大批量专业化生产铝硅合金焊丝。

一种微合金化的Al-Si合金，其特征在于，其成分如下：4.7～5.8wt％的硅Si；0～≤0.15wt％的铁Fe；0.01～0.1wt％的铜Cu；0.005～0.03wt％的锰Mn；0.01～0.1％的锶Sr；其余为铝。其以铝为基体，添加了Si及微量元素Cu、Mn、Sr，其中微量Cu起固溶强化和弥散强化的作用；微量的Mn可提高再结晶温度和细化再结晶晶粒，另一方面可以改善合金的抗腐蚀性能；Sr是铝硅合金的变质剂，球化针状共晶硅，不仅可以改善材料的力学性能，还可以提高制品表面光洁度；另外，各元素都不是孤立的起作用，其影响是交互的，如对合金的力学性能、铸造性能、晶粒细化均有一定的作用。

其进一步特征在于：

优选地，铜Cu含量为0.015～0.05wt％；锰Mn的含量为0.008～0.015wt％；锶Sr的含量为0.01～0.05wt％。

一种铝合金杆的制备方法，其特征在于：预先制出按照微合金化的Al-Si合金成分配比的合金液，之后高效喷粉精炼剂通入装有铝液的保温炉内熔体中进行精炼，扒渣后再次调整铝液内成分配比，之后进行浇铸铝坯，剪去前段铝坯后，之后对其余铝坯进行轧制、形成铝杆，之后淬火，并将合金杆收线后排列、放入退火炉内进行退火处理后取出获得成品。

其进一步特征在于：

其具体制备步骤如下：

(1)熔炼：将牌号为Al99.7的铝锭投入竖炉中熔炼，控制铝液温度达到800℃左右；

(2)配料及烘料：待竖炉铝水化满后，按合金成分配料，将计算重量的工业硅先加入保温炉内；

(3)放水：工业硅烘好后，向保温炉内放入所需的Al99.70普铝液；

(4)加料及搅拌：待铝水放好后，将过好秤的铝铜、铝锰中间合金从保温炉的炉门口加入，搅拌铝液；