[发明专利]一种高强变形铝合金及固态焊接方法

说明书

一种高强变形铝合金及固态焊接方法，属于铝合金技术领域，涉及一种高强度变形铝合金的获得以及固态焊接方法。调节合金元素组分：Zn7.2～8.2w.t％，Mg2.0～3.0w.t％，Cu0.4～0.8w.t％，Mn0.2～0.5w.t％，Er0.1～0.15w.t％，Zr0.1～0.15w.t％，Ti0.1～0.2w.t％，Cr0.1～0.2w.t％，余量为Al。制备方法如下步骤：配料，熔炼，细化变质，精炼处理，热处理，热挤压处理，焊接处理。本发明的特点在于Er、Zr微合金化及旋转摩擦焊。本发明方法制造的Al‑Zn‑Mg‑Cu系变形高强铝合金具有高强度和高硬度，韧性好的有益效果。

技术领域

本发明涉及铝合金的焊接方法，具体是涉及一种高强变形铝合金薄壁管材的获得及固态焊接方法。

背景技术

近年来随着我国金属行业领域的快速发展，铝及铝合金材料受到了越来越广泛的关注。由于铝合金管材具有成型性好，易加工等优点，所以铝合金管材被广泛应用到工业领域，例如航天航天领域中火箭的动力传输系统燃料燃烧推进管路、大型客机压缩空气管路、空间飞行器中的生命保障系统管路，在化工能源等领域也有广泛的应用。

Al-Zn-Mg-Cu合金的Er、Zr微合金化是通过将Er、Zr元素在铝中的多元复合添加，由于Er、Zr元素间的相互协同作用，合金中形成的析出相可以综合各种元素的优点，从而达到提高或改善合金的力学性能。所以，铝合金的复合微合金化将会是未来开发高性能铝合金的重要手段，也将会成为铝合金研究领域的热点。

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金具有高强度、高硬度、优异的断裂韧、成型性好等优点，多用于变形合金，如通过热挤压形成管材从而应用。通常在实际运用中由于管材形状较为复杂，这也给管材的焊接带来了一定的困难。通常的焊接方法有电弧熔化焊、钎焊等。电弧熔化焊是利用局部在热源将焊件的接合处熔化，不加压力使之相互熔合，冷却凝固后形成接头。但是电弧熔化焊往往存在铝合金表面覆有氧化膜、铝合金熔池表面张力低等问题，从而导致焊接过程中存在烧穿、未焊透、气孔、夹杂等缺陷。钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。但是钎焊往往会面临焊接接头间隙部分未填满、钎料只在一面填充，未完成圆角，钎缝表面粗糙、钎料流到不需要钎料的工件的表面或者滴落等问题。

旋转摩擦焊(简称RFW)是固相连接方法之一，属于压焊的一种。焊接接头质量高。摩擦焊接头不会出现冶金缺陷和焊接脆化现象，如裂纹、咬边、偏析、气孔等问题。特别是对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金管材进行旋转摩擦焊处理，在顶锻压力及轴向压力作用下，结合面会产生一些热－力－机械条件下的力学冶金效应，如晶粒细化、夹杂物弥散分布、组织致密及摩擦表面的清理作用等。此外，旋转摩擦焊的焊接热输入高、热影响区较窄。这些都有可以获得优质的焊接接头。

因此，Er、Zr微合金化高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金管材的固态焊接方法有待研究。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题与不足，提供了：(1)一种高强变形Al-Zn-Mg-Cu系铝合金薄壁管材的制备方法，(2)一种焊接接头具有高强度，优异的断裂韧性的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金薄壁管材焊接方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高强变形铝合金及固态焊接方法，包括如下步骤：

步骤一：配料

称取原材料，使得称取的原材料包括如下质量百分比含量的各元素组分Zn7.2～8.2w.t％，Mg2.0～3.0w.t％，Cu0.4～0.8w.t％，Mn0.2～0.5w.t％，Er0.1～0.15w.t％，Zr0.1～0.15w.t％，Ti0.1～0.2w.t％，Cr0.1～0.2w.t％，余量为Al；

步骤二：预热

将除纯Mg，纯Zn，Al-Er中间合金外的其他原材料在400℃-450℃保持2-4小时；