專利名稱：Sal2090鋁鋰合金tig/mig焊絲的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型鋁鋰合金焊絲，屬于新材料范圍內的金屬材料種類內的有色金屬材料制備、加工和成型領域。
背景技術：
鋰是自然界最輕的金屬，密度為0.534g / cm3，熔點為186 °C，鋁中加入金屬元素鋰，在降低合計密度的同時，可大幅度提高合金的彈性模量。研究表明，在鋁合金中每添加質量分數為1%的鋰，可降低金屬密度3%，提高彈性模量6%。用鋁鋰合金代替常規的鋁合金， 可使結構減重10% 20%，剛度提高15% 20%。因此，擁有低密度、高彈性模量、高比強度和高比剛度性能的鋁鋰合金在航空航天領域有著廣闊的應用前景。在航空航天飛行器燃料貯箱中，每減輕Ikg重量就增加Ikg的有效載荷，而增加 Ikg有效載荷可帶來約100000美元的經濟效益。因此，在未來新型飛行器的設計和制造中， 將會更多的采用鋁鋰合金制作燃料貯箱進行減重。相應的各種鋁鋰合金焊絲的用量將越來越大。目前，國外鋁鋰合金已有20多種鑄錠生產達到工業化水平，歐美等國已能生產 6 IOt的鑄錠，而俄羅斯已經具備生產25t的鑄錠能力。美國Alcoa公司鋁鋰合金年產量已超過3600t，根據需要可迅速擴大到9000t。英國Alcan公司和法國Pechiney公司聯合建造的鋁鋰合金生產廠年產量可達lOOOOt，美、俄、歐等國鋁鋰合金軋制、擠壓和鍛造的技術已達到常規鋁合金水平。近幾年來，國外在實施低成本發射裝置、超輕油箱計劃以及重復使用的航天器核心計劃中，加強了鋁鋰合金的研究，促進了鋁鋰合金的迅速發展。鋁鋰合金在美國F15B、俄羅斯米格四、蘇27、英國EAP等戰機上已使用多年，效益顯著。美國“發現號”航天飛機燃料箱使用2195鋁鋰合金的焊接結構，使整個燃料貯箱減重3300kg。美國 “奮進號”航天飛機燃料貯箱采用了 ffeldalite049鋁鋰合金代替2219合金，使航天飛機的運載能力提高了 3400 kg。火箭推進劑貯箱是一個承壓焊接容器，由金屬殼體焊接而成，鋁鋰合金是該貯箱的首選材料。國外在80年代已經采用焊接方法代替鉚接方法，獲得了很好的減重效益。研制的鋁鋰合金焊絲達到了較高的水平。我國自60年代末開始了 Al-Cu-Li系合金的研究，但真正的研究高潮是在鋁鋰合金作為國家重點項目被列入七五攻關計劃后開始的，迄今全國已有數十家高等學校、科研院所和工廠參加，研究內容也頗為全面，從理論到實際，從熔鑄、合金化、熱處理到組織性能，可以說無所不包，尤其是1998年航天510研究所利用微重力電磁模擬裝置成功地制備出含鋰量高達5% 10%的二元鋁鋰合金小試樣，使鋁鋰合金的制造技術得到進一步發展。我國已在某新型航天飛行器設計中采用了鋁鋰合金的鉚接結構件，但是鉚接一般接一些密封要求低的設備，而焊接可以加工密封性要求較高的設備，因此，有可能在未來航天飛行器制造中大量采用鋁鋰合金的焊接結構件，鋁鋰合金焊絲的用量將穩步上升，但目前我國的鋁鋰合金焊絲尚未形成批量生產能力，水平仍處于填補空白的實驗研究階段。鋁鋰合金采用TIG焊(Tangstent inert gas，鎢極惰性氣體保護焊)或MIG焊(Metal inert-gas welding熔化極氣體保護電弧焊)，材料本身的減重效益約為12%，用焊接取代鉚接，省去連接緊固件和密封膠圈減重效益又有12%。但是傳統的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲在制備過程中鋰容易被氧化，鋰的燒損率高，鋁鋰合金焊絲盤條表面粗糙、劃痕深，且擠壓接頭強度低，拉絲時易斷裂，生產效率低，環境污染嚴重，所制備的焊絲力學性能不好。
發明內容
本發明旨在克服以上現有技術存在的不足，提供一種力學性能好的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲。本發明解決技術問題采用如下技術方案
SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，所述焊絲采用Al-Li- Cu -Zr-Sr合金系統，各組分的重量百分含量為Li 2.0 3.0%、Cu 2.0 3.0%、Zr 0.1 0.25%、Sr 0. 1 0.2%，其余為Al。本發明所述的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，按以下步驟進行
a、將配比量的Li、Mg、Zr、Sr和Al采用真空感應爐進行熔煉，熔煉溫度為630°C 660°C，真空度為1. 35X10 —3Pa,熔煉后在氬氣的保護下進行澆鑄得鑄錠，氬氣流量為8 IOml / s ；
b、去除鑄錠表面及兩頭的雜物后在溫度500 550°C條件下進行連續擠壓制得合金盤
條；
C、將合金盤條經過粗、中、精拉絲后，使用旋轉式三角孔刮刀進行刮削清洗處理即得所述焊絲。本發明的有益效果體現在以下幾個方面
現有技術中的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的力學性能一般為抗拉強度σ 為 520MPa，屈服強度σα2為400MPa、接頭延伸率δ為9%、彎曲角a為12°、強度系統η 為80L·而本發明的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲在原料中加入微量的稀土元素Sr，達到了彌散強化晶格結構、改善共晶分布形態、強化焊縫凝固組織的目的，力學性能有較大的改善，抗拉強度σ t約為620MPa，屈服強度σ ^ 2約為460MP a、接頭延伸率δ約為11%、 彎曲角a約為15°、強度系統η為狐
具體實施例方式以下對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。實施例1
SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，所述焊絲采用Al-Li- Cu -Zr-Sr合金系統，制造時各組分的重量百分含量為Li 2%, Cu 3%, Zr 0. 10%, Sr 0.2%、其余為Al。本發明所述的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，按以下步驟進行
a、將配比量的Li、Cu、Zr、Sr和Al采用真空感應爐進行熔煉，熔煉溫度為660°C，真空度為1.35X10 —3Pa,熔煉后在氬氣的保護下進行澆鑄得鑄錠，氬氣流量為9ml / s；
b、去除鑄錠表面及兩頭的雜物后在500°C溫度下進行連續擠壓制得合金盤條；C、將合金盤條經過粗、中、精拉絲后，用旋轉式三角孔刮刀進行刮削清洗處理即得所述焊絲。實施例2
SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，所述焊絲采用Al-Li- Cu -Zr-Sr合金系統，制造時各組分的重量百分含量為Li 2. 51%, Cu 2%, Zr 0. 25%, Sr 0.15%、其余為Al。本發明所述的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，按以下步驟進行
a、將配比量的Li、Cu、Zr、Sr和Al采用真空感應爐進行熔煉，熔煉溫度為630°C，真空度為1.35X10 —3Pa,熔煉后在氬氣的保護下進行澆鑄得鑄錠，氬氣流量為8ml / s；
b、去除鑄錠表面及兩頭的雜物后在550°C溫度條件下進行連續擠壓制得合金盤條；
C、將合金盤條經過粗、中、精拉絲后，用旋轉式三角孔刮刀進行刮削清洗處理即得所述焊絲。實施例3
SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，所述焊絲采用Al-Li- Cu -Zr-Sr合金系統，制造時各組分的重量百分含量為Li 2. 64%, Cu 2. 47%, Zr 0. 13%, Sr 0.17%、其余為Al。本發明所述的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，按以下步驟進行
a、將配比量的Li、Cu、Zr、Sr和Al采用真空感應爐進行熔煉，熔煉溫度為650°C，真空度為1.35X10 —3Pa,熔煉后在氬氣的保護下進行澆鑄得鑄錠，氬氣流量為IOml / s；
b、去除鑄錠表面及兩頭的雜物后在溫度530°C條件下進行連續擠壓制得合金盤條；
C、將合金盤條經過粗、中、精拉絲后，用旋轉式三角孔刮刀進行刮削清洗處理即得所述焊絲。實施例4
SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，所述焊絲采用Al-Li- Cu -Zr-Sr合金系統，制造時各組分的重量百分含量為Li 3%, Cu 2. 44%, Zr 0. 11%, Sr 0.1%、其余為Al。本發明所述的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，按以下步驟進行
a、將配比量的Li、Cu、Zr、Sr和Al采用真空感應爐進行熔煉，熔煉溫度為650°C，真空度為1.35X10 —3Pa,熔煉后在氬氣的保護下進行澆鑄得鑄錠，氬氣流量為IOml / s；
b、去除鑄錠表面及兩頭的雜物后在溫度540°C條件下進行連續擠壓制得合金盤條；
C、將合金盤條經過粗、中、精拉絲后，用旋轉式三角孔刮刀進行刮削清洗處理即得所述焊絲。本發明的各實施例中制得的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的焊接接頭力學性能數據見表1。表 1
抗拉強度(σ t/MPa )屈服強度(σ0. 2/MPa )接頭延伸率(S/% )彎曲角(a/ Γ ))強度系數(7/傲)樣條1637.8478. 4111688樣條2628.4466. 5121790樣條3617. 3463. 2101587樣條4601. 1456. 79. 51485
最后應說明的是以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，其特征在于，制造時所使用的原料包括以下重量百分數的各組分Li 2. 0 3. 0%、Cu 2. 0 3. 0%、Zr 0. 1 0. 25%、Sr 0.1 0.2%， 其余為Al。
2.權利要求1所述的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，其特征在于，按以下步驟進行a、將配比量的Li、Cu、Zr、Sr和Al采用真空感應爐進行熔煉，熔煉溫度為630°C 660°C，熔煉后在氬氣的保護下進行澆鑄得鑄錠，氬氣流量為8 IOml / s；b、去除鑄錠表面及兩頭的雜物后在500 550°C溫度下進行連續擠壓制得合金盤條；c、將合金盤條經過粗、中、精拉絲后，再進行刮削清洗處理即得所述焊絲。
3.根據權利要求2所述的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，其特征在于 步驟a中所采用的純化真空度為1. 35 X 10 — 3Pa0
4.根據權利要求3所述的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，其特征在于 步驟c中刮削清洗采用旋轉式三角孔刮刀。
全文摘要
本發明公開了一種SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲，制造時所使用的原料包括以下重量百分數的各組分Li 2.0～3.0%、Cu 2.0～3.0％、Zr 0.1～0.25％、Sr 0.1～0.2％，其余為Al。本發明的SAL2090鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的制備方法，按以下步驟進行a、將Li、Cu、Zr、Sr和Al采用真空感應爐熔煉，熔煉溫度630℃～660℃，真空度1.35×10－3Pa，熔煉后在氬氣的保護下進行澆鑄，氬氣流量為8～10ml∕s；b、去除鑄錠上的雜物后在500～550℃溫度下連續擠壓制得合金盤條；c、將合金盤條經過粗、中、精拉絲后，再進行刮削清洗得所述焊絲。本發明制備的鋁鋰合金TIG/MIG焊絲的燒傷率低，不易斷裂，力學性能好。
文檔編號B23K35/40GK102161136SQ201110096719
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月18日 優先權日2011年4月18日
發明者何成旦, 傅開武 申請人:蘭州威特焊材爐料有限公司