本发明涉及焊丝技术领域，尤其涉及一种高速列车专用铝合金焊丝及其制备方法。
背景技术：
随着焊接技术的发展，铝及铝合金焊接结构己广泛应用于民用及军工领域，如各种化工容器、交通工具、舰船、飞机、宇宙探测器、火箭等。其中，焊丝为影响焊缝金属组织、成分、固-液相线温度、焊缝的耐腐蚀性、近缝区母材的热裂性及力学性能的重要因素。铝合金焊丝内部质量很大程度上取决于原铝材的质量。在铝合金焊丝的制备过程中，铝合金熔炼除气效果不佳，将会使铝合金焊丝氢含量偏高，致使在焊接过程中生成较多的气孔，同时铝合金具有热膨胀系数大、焊缝处易产生裂纹的缺陷。目前，高速列车铝合金车体主要使用的材料有Al-Mg、Al-Mg-Si、Al-Zn-Mg系合金，采用普通的ER5356及ER5183焊丝焊接时，其接头强度往往只有母材强度的60％-70％，这将不利于高速列车运营的安全性，特别是疲劳寿命。而且现在我国生产的铝合金焊丝与进口焊丝相比，氢含量与氧化物夹杂含量较高，严重影响了焊缝的质量。焊丝在拉拔过程中经常出现拉断的现象，主要是由于氧化物夹杂含量高，晶粒粗大，存在枝晶偏析，导致铝合金的塑性下降。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高速列车专用铝合金焊丝及其制备方法，所得焊丝组织致密，表面光滑，焊接性能稳定，焊接接头的硬度和强度高，塑性好。
本发明提出的一种高速列车专用铝合金焊丝，其成分按重量百分比包括：Mg：5-6％、Ti：0.1-0.18％、Cr：0.15-0.28％、Mn：0.08-0.15％、La：0.01-0.05％、Te：0.1-0.18％、Bi：0.01-0.05％、Er：0.1-0.2％、Yb：0.05-0.18％、Zr：0.2-0.4％、Ag：0.1-0.25％、Sn：0.5-1.8％、Mo：0.5-2％、W：1-2.5％、V：0.5-1.5％、Fe+Si≤0.3％、Zn≤0.2％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
优选地，其成分中，Ag与Sn的重量比为1.5-2：8-12。
优选地，其成分中，La、Te、Er、Yb、Zr的重量比为3-4：12-15：12-16：8-13：25-31。
优选地，其成分中，Cr、Mo、W、V的重量百分比满足以下关系式：2.8％≤Cr+Mo+0.5×W+V≤3.5％。
优选地，其成分按重量百分比包括：Mg：5.3％、Ti：0.14％、Cr：0.21％、Mn：0.13％、La：0.03％、Te：0.15％、Bi：0.03％、Er：0.16％、Yb：0.12％、Zr：0.27％、Ag：0.16％、Sn：1.1％、Mo：1.3％、W：2.1％、V：0.8％、Fe+Si≤0.3％、Zn≤0.2％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明还提出的一种所述高速列车专用铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理；其中，在熔炼过程中包括加入熔炼液总重量0.1-0.2％的精炼剂；所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化。
优选地，所述精炼剂其原料按重量份包括：氯化钾20-50份、氯化钠20-50份、氟铝酸钾5-12份、碳酸钾2-5份、硫酸钡1-5份、氯化钙2-10份、氟化镧1-5份、氟化铈1-3份、冰晶石3-5份、六氟乙烷1-2份。
优选地，所述精炼剂其原料按重量份包括：氯化钾38份、氯化钠40份、氟铝酸钾10份、碳酸钾3.2份、硫酸钡4份、氯化钙8份、氟化镧4.5份、氟化铈2.3份、冰晶石4.1份、六氟乙烷1.6份。
优选地，所述脱脂过程中，所用的脱脂剂其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺20-30份、壬基酚聚氧乙烯醚5-10份、偏硅酸钠1-3份、磷酸三钠3-5份、葡萄糖酸2-8份、N-甲基甘氨酸1-5份、二异辛基磷酸2-5份、苯并三氮唑0.5-2份、苯甲酸钠1-3份、乙二醇丁醚2-6份、乙醇3-13份、水150-180份。
优选地，所述脱脂过程中，所用的脱脂剂其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺28份、壬基酚聚氧乙烯醚7份、偏硅酸钠2.6份、磷酸三钠4.2份、葡萄糖酸5.6份、N-甲基甘氨酸3.2份、二异辛基磷酸3.2份、苯并三氮唑1.2份、苯甲酸钠2份、乙二醇丁醚5份、乙醇12份、水165份；
所用的脱脂剂的原料中，选择了椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、壬基酚聚氧乙烯醚进行复配作为表面活性剂，使其发挥协同作用，润湿、分散效果好，偏硅酸钠、磷酸三钠、葡萄糖酸、N-甲基甘氨酸、二异辛基磷酸配合作为助洗剂加入体系中，与表面活性剂具有协同作用，对污垢的乳化、分散、抗再沉积和增溶作用优异，加入了苯并三氮唑和苯甲酸钠作为缓蚀剂，并控制了两者的含量，提高了焊丝的防腐蚀性能；同时加入了乙二醇丁醚和乙醇，提高了出油率。
本发明所述高速列车专用铝合金焊丝，其成分中加入了Ti和Zr，在焊缝中形成了Al3Ti和Al3Zr，促进了焊缝组织的细化，使焊缝组织最为细小，对焊缝细化效果最好，接头强度和塑性最高；在体系中添加了微量的La、Te、Er、Yb、Zr，在焊缝中形成了强化析出相，使焊丝施焊后的焊接接头焊缝区的等轴晶组织细小且分布均匀，熔合区的柱状晶生长区域变窄，接头组织过渡平缓，方向性减弱，焊接接头的硬度、抗拉强度和抗弯强度均显著提高，使焊缝的焊接性能良好，抗开裂性能优异；同时在焊丝中加入了Ag和Sn，改变了体系的相析出过程、结构和形貌，进一步提高了焊丝的强度和塑性；在体系中加入了Cr、Mo、W和V，并控制了Cr、Mo、W、V的重量百分比满足关系式：2.8％≤Cr+Mo+0.5×W+V≤3.5％3，显著提高了焊接接头的硬度和韧性；在体系中加入了Mn，并合理控制了其在体系中的比例，使其与体系中的Zr、Cr配合，在保证焊缝组织得到细晶强化的同时提高了Al3Zr等初晶相的弥散相强化作用，提高了焊接接头的强度系数；添加微量的Bi，与Er、Te配合后，降低了铝合金焊丝的表面张力，增加了其润湿性和铺展性，减少焊接漏点发生率，同时能进一步降低铝液的含氢量，抑制氢气孔的形成，提高了焊缝的致密性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高速列车专用铝合金焊丝，其成分按重量百分比包括：Mg：6％、Ti：0.1％、Cr：0.28％、Mn：0.08％、La：0.05％、Te：0.1％、Bi：0.05％、Er：0.1％、Yb：0.18％、Zr：0.2％、Ag：0.25％、Sn：0.5％、Mo：2％、W：1％、V：1.5％、Fe+Si≤0.3％、Zn≤0.2％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明还提出的一种所述高速列车专用铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理；其中，在熔炼过程中包括加入熔炼液总重量0.1％的精炼剂；所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化。
实施例2
本发明提出的一种高速列车专用铝合金焊丝，其成分按重量百分比包括：Mg：5％、Ti：0.18％、Cr：0.15％、Mn：0.15％、La：0.01％、Te：0.18％、Bi：0.01％、Er：0.2％、Yb：0.05％、Zr：0.4％、Ag：0.1％、Sn：1.8％、Mo：0.5％、W：2.5％、V：0.5％、Fe+Si≤0.3％、Zn≤0.2％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明还提出的一种所述高速列车专用铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理；其中，在熔炼过程中包括加入熔炼液总重量0.2％的精炼剂；所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化。
实施例3
本发明提出的一种高速列车专用铝合金焊丝，其成分按重量百分比包括：Mg：5.7％、Ti：0.11％、Cr：0.2％、Mn：0.13％、La：0.04％、Te：0.12％、Bi：0.02％、Er：0.16％、Yb：0.13％、Zr：0.25％、Ag：0.15％、Sn：1.2％、Mo：1.3％、W：2.2％、V：0.6％、Fe：0.15％、Si：0.1％、Zn：0.2％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明还提出的一种所述高速列车专用铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理；其中，在熔炼过程中包括加入熔炼液总重量0.12％的精炼剂；所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化；
所述精炼剂其原料按重量份包括：氯化钾20份、氯化钠50份、氟铝酸钾5份、碳酸钾5份、硫酸钡1份、氯化钙10份、氟化镧1份、氟化铈3份、冰晶石3份、六氟乙烷2份；
所述脱脂过程中，所用的脱脂剂其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺20份、壬基酚聚氧乙烯醚10份、偏硅酸钠1份、磷酸三钠5份、葡萄糖酸2份、N-甲基甘氨酸5份、二异辛基磷酸2份、苯并三氮唑2份、苯甲酸钠1份、乙二醇丁醚6份、乙醇3份、水180份。
实施例4
本发明提出的一种高速列车专用铝合金焊丝，其成分按重量百分比包括：Mg：5.2％、Ti：0.16％、Cr：0.16％、Mn：0.09％、La：0.03％、Te：0.15％、Bi：0.035％、Er：0.12％、Yb：0.08％、Zr：0.31％、Ag：0.2％、Sn：0.8％、Mo：0.54％、W：2％、V：1.3％、Fe：0.07％、Si：0.13％、Zn：0.12％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明还提出的一种所述高速列车专用铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理；其中，在熔炼过程中包括加入熔炼液总重量0.16％的精炼剂；所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化；
所述精炼剂其原料按重量份包括：氯化钾50份、氯化钠20份、氟铝酸钾12份、碳酸钾2份、硫酸钡5份、氯化钙2份、氟化镧5份、氟化铈1份、冰晶石5份、六氟乙烷1份；
所述脱脂过程中，所用的脱脂剂其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺30份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、偏硅酸钠3份、磷酸三钠3份、葡萄糖酸8份、N-甲基甘氨酸1份、二异辛基磷酸5份、苯并三氮唑0.5份、苯甲酸钠3份、乙二醇丁醚2份、乙醇13份、水150份。
实施例5
本发明提出的一种高速列车专用铝合金焊丝，其成分按重量百分比包括：Mg：5.3％、Ti：0.14％、Cr：0.21％、Mn：0.13％、La：0.03％、Te：0.15％、Bi：0.03％、Er：0.16％、Yb：0.12％、Zr：0.27％、Ag：0.16％、Sn：1.1％、Mo：1.3％、W：2.1％、V：0.8％、Fe+Si≤0.3％、Zn≤0.2％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明还提出的一种所述高速列车专用铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理；其中，在熔炼过程中包括加入熔炼液总重量0.15％的精炼剂；所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化；
所述精炼剂其原料按重量份包括：氯化钾38份、氯化钠40份、氟铝酸钾10份、碳酸钾3.2份、硫酸钡4份、氯化钙8份、氟化镧4.5份、氟化铈2.3份、冰晶石4.1份、六氟乙烷1.6份；
所述脱脂过程中，所用的脱脂剂其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺28份、壬基酚聚氧乙烯醚7份、偏硅酸钠2.6份、磷酸三钠4.2份、葡萄糖酸5.6份、N-甲基甘氨酸3.2份、二异辛基磷酸3.2份、苯并三氮唑1.2份、苯甲酸钠2份、乙二醇丁醚5份、乙醇12份、水165份。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。