[发明专利]一种新型Al-Mg-Ti合金焊丝及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型Al‑Mg‑Ti合金焊丝及其制备方法，合金焊丝的化学成分按重量百分比为：Mg:4.0～6.0％；Ti:1.0～4.5％；B:0.2％～1.0％；Mn:0.1～1.0％；Cr:0.05～0.25％，其余为Al和不可避免的杂质元素。制备过程包括熔炼，连续半固态流变挤压，热轧和拉拔，中间退火，表面处理等步骤，最终制得线径的具有低裂纹敏感性且较高强度的Al‑Mg‑Ti合金焊丝。通过本发明可制备出含有纳米及亚微米级梯度尺度TiB₂颗粒的铝镁合金焊丝，能够显著提高焊后焊缝强度，同时能够显著细化焊缝组织，降低焊接裂纹敏感性，可用于高强及超高强铝合金结构件的焊接。

技术领域

本发明属于铝合金焊丝制备领域，具体涉及一种新型Al-Mg-Ti合金焊丝及其制备方法。

背景技术

铝合金具有良好的导电导热性，较高的强度质量比、抗腐蚀性能和耐损伤性等优势，被广泛用于航空航天、轨道交通、汽车、船舶、压力容器、电子电器、家具等诸多领域，是目前工业应用最为广泛的金属材料之一。惰性气体保护熔化焊接(MIG焊和TIG焊)是实现铝合金结构材料连接一种基本方式，也是当今工业铝合金材料所使用的最为常见的一种连接方式。

超高强铝合金为含铜7000系铝合金(即Al-Zn-Mg-Cu合金)，是航空航天领域(比如大飞机)的主要结构材料之一。自第一代超高强7000系铝合金(i.e.7075合金)发展至今，先后开发了7475、7050、7150、7055、7085等系列超高强铝合金，主要通过时效析出纳米第二相实现强化。7000系铝合金经固溶时效热处理后强度基本都在500MPa以上，强度最高的为7055，极限强度可达到近800MPa。

然而，由于超高强铝合金所含合金元素较高，具有较大的热裂倾向，在生产制造时难度较大，特别是在熔炼铸造过程中经常性的会出现裂纹。正因为超高强铝合金存在较大的热裂纹倾向，一度被认为是熔化焊不可焊的合金。然而，随着诸多领域轻量化进程的推进，超高强铝合金因具有较高的强度质量比等优势，其应用领域由航空航天逐渐拓展至民用、武器军工等其他领域，比如民用的高端自行车骨架采用7075合金，军工武器领域的鱼雷外壳采用了7055合金。由此而来，超高强铝合金的焊接问题是其拓展进一步应用的关键。

近期，美国加州大学在世界顶级期刊Nature杂志子刊上报道了一种在铝合金焊丝里注入超细纳米TiC颗粒实现超高强7075铝合金焊接的新方法，该方法既解决了7075合金熔化焊接过程中容易出现开裂的问题，同时还实现了较高的焊缝强度，为超高强铝合金的焊接提供了一条全新的思路。然而，超细纳米(10nm以下)TiC颗粒的制备以及如何将纳米颗粒加入铝合金焊丝中是该方法涉及的关键核心技术，还处于保密阶段。

针对高强及超高强铝合金焊接易产生裂纹及焊缝强度问题，本发明另辟蹊径，发明了一种具有多途径复合增强效果且具有显著晶粒细化效果的新型铝合金焊丝及其制备方法，该铝合金焊丝含有纳米及亚微米及梯度尺度TiB₂颗粒，经焊接后具有焊缝强度高，焊接热裂纹敏感性低等优异综合性能。该发明在高强铝合金构件焊接生产中具有十分重要的创新价值和工程应用意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有复合增强效果且较低裂纹敏感性的新型铝镁合金焊丝及其制备方法。

为达到上述目标，本发明采用下述技术方案：