[发明专利]含有微量纳米颗粒铝合金焊丝线材及其制备方法

说明书

本发明涉及含有微量纳米颗粒铝合金焊丝线材及其制备方法，包括以下五个步骤：(1)纳米尺度内生TiC/Al中间合金的制备；(2)含有纳米TiC颗粒铝合金铸锭的制备；(3)铸锭均匀化处理；(4)含有纳米TiC颗粒铝合金热挤压塑性成型；(5)铝合金焊丝线材拉拔成型。本发明是要解决现有制备工艺及成分组成所生产焊丝线材焊接性能低的问题。本发明涉及的技术方案是通过在铝合金中以陶铝中间合金的形式加入微含量内生的纳米尺寸TiC颗粒，同时严格控制Si、Fe、Cu杂质元素的含量，制备微量纳米陶瓷颗粒的铝合金焊丝线材，纳米尺寸陶瓷颗粒可以促进熔池内金属异质形核，细化焊缝组织，使铝合金的接效率提高，焊接强度提高。

技术领域

本发明涉及一种焊丝线材的制备方法，具体涉及含有微量纳米颗粒铝合金焊丝线材及其制备方法。

背景技术

铝合金作为一种轻质高比强度的合金，广泛应用于航空航天及汽车等领域。目前，随着轻量化的需求，使得铝合金的应用愈加迫切，并且随着铝合金及高效自动化焊接技术在高端军民用轻量化装备上的大量应用，对铝合金焊接材料的质量和性能要求越来越高。尤其是需要提高焊接效率的条件下，不断提高焊口的性能和质量。焊丝晶粒越细，焊丝的性能越好。采用纳米技术不仅可以获得细晶焊丝，而且可以获得细晶焊缝，提高焊缝的强度和塑性。为此，采用新技术开发细晶焊丝是铝合金焊丝的发展方向。纳米尺寸的内生TiC陶瓷颗粒，与铝合金熔体界面润湿性好，可以作为铝合金的异质形核核心，细化熔池内微观组织，并且微量的纳米尺寸陶瓷颗粒还可以分散于ɑ-Al枝晶的固液界面前沿，阻止ɑ-Al枝晶的生长，有利于焊口得到细晶组织，提高焊接效率和焊接质量，显著的强化焊口的力学性能。同时本专利制备工艺易控制，对于铝合金焊口的组织细化和力学性能的强化具有重要的现实意义，具有重要的实际应用价值和工业应用前景。

发明内容

本发明所要解决的是提供含有微量纳米颗粒铝合金焊丝线材及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种含有微量纳米颗粒铝合金焊丝线材及其制备方法，包括以下步骤：

(1)纳米尺度内生TiC/Al中间合金的制备：

(1a)纳米碳管的球磨剪断活化预处理：将直径8-30纳米，长度20-50微米的纳米碳管放入球磨罐中，球料比为100:1，将混料机的球磨速度设置为200-300r/min，球磨时间为0.5-3小时；

(1b)反应压坯的制备：

a.称取所需的13-48μm Al合金粉、13-48μm Ti粉和经球磨预处理的纳米碳管、无定型炭黑粉备用；所用铝合金粉质量分数为：Mg：4.5wt.％～6.6wt.％；Mn：0.4wt.％～0.85wt.％；Si：0.01wt.％～0.045wt.％；Fe：0.01wt.％～0.20wt.％；Cu：0.01wt.％～0.15wt.％；Zn：0.01wt.％～0.22wt.％；Ti：0.12wt.％～0.32wt.％；Be：0.0001wt.％～0.0003wt.％；余量为Al；

b.反应压坯成分为Al合金粉：56.99-83.64wt.％；Ti粉：13.08-34.38wt.％；纳米碳管CNT：1.64-4.315wt.％；炭黑：1.64-4.315wt.％；反应压坯中纳米碳管CNT和炭黑粉质量比为：1:1；

将不同配比不同粒度Al合金粉、Ti粉和经球磨预处理的纳米碳管、无定型炭黑粉按以下五种配比配制成100g混合粉末；

①当内生纳米TiC陶瓷颗粒的占纳米尺度内生TiC/Al中间合金的体积分数为10vol.％：将碳纳米管CNTS/炭黑，钛粉，铝合金粉分别按照各自重量分别为：含纳米碳管CNT和炭黑的碳源：3.28克，钛粉：13.08克，铝合金粉：83.64克，配制成100克混合粉末；其中纳米碳管CNT和炭黑各占碳源的50wt.％，即：纳米碳管CNT：1.64克；炭黑：1.64克；