[发明专利]含微量La元素的高性能Al-Si系焊丝合金及其制备方法

说明书

本发明涉及Al‑Si系焊丝合金制备技术领域，具体涉及一种含微量La元素的高性能Al‑Si系焊丝合金及其制备方法。采用向Al‑Si合金熔体中添加微量元素La，实现合金晶粒细化以及共晶硅变质，在保证合金强度性能前提下，大幅度改善合金的塑性。本发明通过向Al‑Si系焊丝合金添加微量La元素，强化Al‑5Ti‑1B中间合金对α‑Al晶粒的细化能力，提高α‑Al晶粒细化效果，并促进共晶硅的球化，从而提升合金的塑性、拉拔性能，并改善合金焊接性能，可用于制备拉拔成形性能很好的Al‑Si系焊丝合金材料。

技术领域

本发明涉及Al-Si系焊丝合金制备技术领域，具体涉及一种含微量La元素的高性能Al-Si系焊丝合金及其制备方法。

背景技术

Al-Si系合金具有熔点低，铸造性能好，热膨胀系数小等优点，是一种重要的铝合金焊接材料。然而，该合金熔体冷却到一定温度时，α-Al晶粒优先析出，随后会发生Al-Si共晶反应(见图1)，最终形成粗大的α-Al晶粒和片状结构的共晶硅。目前，工业上常用传统的Al-5Ti-1B中间合金细化α-Al晶粒，用Sr改善共晶硅的形貌。但生产实践表明，合金塑性仍难以满足焊丝制备过程中的塑性变形需求，提高合金塑性、改善合金的塑性变形能力极为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含微量La元素的高性能Al-Si系焊丝合金及其制备方法。具体为，通过向Al-Si系焊丝合金添加微量La元素，强化Al-5Ti-1B中间合金对α-Al晶粒的细化能力，提高α-Al晶粒细化效果，并促进共晶硅的球化，从而提升合金的塑性、拉拔性能，并改善合金焊接性能。

本发明的技术方案是：

一种含微量La元素的高性能Al-Si系焊丝合金，该焊丝合金中Si元素含量为4～7wt％，Sr元素含量为0.02～0.03wt％，Ti元素含量为0.01～0.02wt％，B元素含量为0.0025～0.004wt％，La元素含量为0.02～0.095wt％，Al余量。

所述的含微量La元素的高性能Al-Si系焊丝合金，焊丝合金的晶粒尺寸为100～300微米，共晶硅粒子呈近球状形式分布于Al基体中，焊丝合金的室温延伸率为18～23％。

所述的含微量La元素的高性能Al-Si系焊丝合金的制备方法，加热熔炼Al-Si合金原料，用精炼剂对Al-Si合金熔体精炼，使Al-Si合金熔体中氢含量低于0.15ml/100克；以Al-La和Al-Sr中间合金形式向Al-Si合金熔体中添加微量元素La和Sr，保温10～60分钟后，将熔体温度降至焊丝合金熔体的浇铸温度，以Al-5Ti-1B中间合金的形式向熔体加入Ti、B元素，保温并搅拌2～15分钟后，对熔体进行金属模铸造或轮式连铸，凝固后获得含微量La元素的高性能Al-Si系焊丝合金。

所述的含微量La元素的高性能Al-Si系焊丝合金的制备方法，Al-Si合金的熔炼温度为T_c，满足730℃≤T_c≤760℃。

所述的含微量La元素的高性能Al-Si系焊丝合金的制备方法，焊丝合金熔体的浇铸温度为T_b，满足700℃≤T_b≤730℃。

本发明的原理如下：

Al-Si系焊丝合金是一种亚共晶Al-Si合金，在凝固过程中形成粗大的α-Al晶粒和片状结构的共晶硅，目前工业常用Al-5Ti-1B中间合金和Sr改善合金的凝固组织。本发明通过向Al-Si合金熔体中添加微量La元素后，可降低TiB₂粒子与α-Al晶核的润湿角，提高TiB₂粒子异质核心能力，提高α-Al形核速率。同时，La元素诱发共晶硅形成高密度的交错孪晶，改变其生长行为，促进共晶硅的球化，最终提升合金的性能。

本发明的优点及有益效果是：