本发明涉及焊丝技术领域，尤其涉及一种稀土改性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的缺陷，焊缝处易产生裂纹，从而限制了铝合金焊丝的应用。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种稀土改性铝合金焊丝及其制备方法，得到的焊丝组织致密，表面光滑，焊接性能稳定，焊接接头的硬度和拉伸强度高，抗开裂性能好。
本发明提出的一种稀土改性铝合金焊丝，其成分按重量百分比包括：Mg：3.2-5.3％、Ti：0.12-0.2％、Cr：0.1-0.3％、Mn：0.1-0.2％、Sc：0.08-0.2％、Er：0.1-0.2％、Mo：0.8-1.7％、W：1-2％、V：0.2-1％、Bi：0.01-0.05％、Zr：0.25-0.35％、Ag：0.1-0.25％、Be：0.5-1.8％、Co：0.2-0.8％、Ca：0.3-1.5％、Fe+Si≤0.28％、Zn≤0.20％，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，Ti和Zr的重量百分比满足以下关系式：0.42％≤Ti+Zr≤0.5％。
优选地，其成分中，Mg、Sc、Er、Ti的重量百分比满足以下关系式：4.2％≤Mg+0.33×Sc+0.33×Er+0.33×Ti≤4.7％。
优选地，其成分中，Cr、Mo、W、V的重量百分比满足以下关系式：3.5％≤Cr+Mo+0.5×W+V≤3.9％。
优选地，其成分按重量百分比包括：Mg：4.1％、Ti：0.18％、Cr：0.16％、Mn：0.15％、Sc：0.2％、Er：0.15％、Mo：1.6％、W：1.92％、V：0.85％、Bi：0.03％、Zr：0.28％、Ag：0.2％、Be：1.2％、Co：0.55％、Ca：0.9％、Fe：0.18％、Si：0.1％、Zn：0.10％，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稀土改性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。
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5-15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0.5-3份、叶蜡石1-5份、硅藻土3-5份、冰晶石3-8份、六氟乙烷1-2份。
优选地，在均匀化过程中，均匀化的温度为475-485℃，均匀化的时间为30-38h；将均匀化的温度控制在475-485℃，均匀化的时间控制在30-38h，使体系中的枝晶逐渐消失，非平衡相也逐渐回溶到合金基体中，显著改善了焊丝的综合性能。
优选地，在拉制前，还包括去应力退火，其中，去应力退火温度为350-370℃，时间为60-80h；在拉制前进行了去应力退火，并将去应力退火温度控制在350-370℃，时间控制在60-80h，充分消除加工硬化效应的同时又避免了晶粒过于长大而不利于拉伸。
本发明所述稀土改性铝合金焊丝，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，在优选方式中，将Ti和Zr的含量控制在0.42％≤Ti+Zr≤0.5％的范围，在焊缝中除形成Al3Ti和Al3Zr外还形成了Al3(Ti,Zr)相粒子充当焊缝的形核核心，进一步促进了组织细化，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Mg、Sc、Er和Ti，显著细化了组织，在焊缝中形成了Al3Sc、Al3Er、Al3Ti和AlMg强化析出相，在优选方式中，通过将Mg、Sc、Er和Ti的重量百分比控制在4.2％≤Mg+0.33×Sc+0.33×Er+0.33×Ti≤4.7％的范围内，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；在体系中加入了Cr、Mo、W和V，并控制了的重量百分比在3.5％≤Cr+Mo+0.5×W+V≤3.9％的范围内，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；同时加入了Ag元素，并给出了一个合理的Ag含量范围，显著提高焊接接头的抗拉强度、塑性和焊接系数；添加微量的Bi，与Sc、Er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
本发明提出的一种稀土改性铝合金焊丝，其成分按重量百分比包括：Mg：5.3％、Ti：0.12％、Cr：0.3％、Mn：0.1％、Sc：0.2％、Er：0.1％、Mo：1.7％、W：1％、V：1％、Bi：0.01％、Zr：0.35％、Ag：0.1％、Be：1.8％、Co：0.2％、Ca：1.5％、Fe+Si≤0.28％、Zn≤0.20％，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。
本发明提出的一种所述稀土改性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。
实施例2
本发明提出的一种稀土改性铝合金焊丝，其成分按重量百分比包括：Mg：3.2％、Ti：0.2％、Cr：0.1％、Mn：0.2％、Sc：0.08％、Er：0.2％、Mo：0.8％、W：2％、V：0.2％、Bi：0.05％、Zr：0.25％、Ag：0.25％、Be：0.5％、Co：0.8％、Ca：0.3％、Fe+Si≤0.28％、Zn≤0.20％，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。
本发明提出的一种所述稀土改性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。
实施例3
本发明提出的一种稀土改性铝合金焊丝，其成分按重量百分比包括：Mg：4.3％、Ti：0.16％、Cr：0.18％、Mn：0.1％、Sc：0.17％、Er：0.12％、Mo：1.5％、W：1.8％、V：1％、Bi：0.032％、Zr：0.27％、Ag：0.16％、Be：1.1％、Co：0.3％、Ca：0.6％、Fe：0.12％、Si：0.08％、Zn：0.20％，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。
本发明提出的一种所述稀土改性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0.11％的精炼剂；
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15份、碳酸钾2份、硫酸钡5份、氯化钙2份、氟化镧5份、氟化铈0.5份、叶蜡石5份、硅藻土3份、冰晶石3份、六氟乙烷2份；
在均匀化过程中，均匀化的温度为475℃，均匀化的时间为38h；
在拉制前，还包括去应力退火，去应力退火温度为350℃，时间为80h。
实施例4
本发明提出的一种稀土改性铝合金焊丝，其成分按重量百分比包括：Mg：4.25％、Ti：0.13％、Cr：0.24％、Mn：0.16％、Sc：0.09％、Er：0.18％、Mo：1.6％、W：2％、V：0.9％、Bi：0.02％、Zr：0.31％、Ag：0.21％、Be：0.68％、Co：0.68％、Ca：1.3％、Fe：0.06％、Si：0.06％、Zn：0.08％，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。
本发明提出的一种所述稀土改性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0.18％的精炼剂；
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、叶蜡石1份、硅藻土5份、冰晶石8份、六氟乙烷1份；
在均匀化过程中，均匀化的温度为485℃，均匀化的时间为30h；
在拉制前，还包括去应力退火，去应力退火温度为370℃，时间为60h。
实施例5
本发明提出的一种稀土改性铝合金焊丝，其成分按重量百分比包括：Mg：4.1％、Ti：0.18％、Cr：0.16％、Mn：0.15％、Sc：0.2％、Er：0.15％、Mo：1.6％、W：1.92％、V：0.85％、Bi：0.03％、Zr：0.28％、Ag：0.2％、Be：1.2％、Co：0.55％、Ca：0.9％、Fe：0.18％、Si：0.1％、Zn：0.10％，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。
本发明提出的一种所述稀土改性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12份、碳酸钾3.2份、硫酸钡4份、氯化钙8份、氟化镧4份、氟化铈2份、叶蜡石3.8份、硅藻土4份、冰晶石5份、六氟乙烷1.8份；
在均匀化过程中，均匀化的温度为480℃，均匀化的时间为35h；
拉制前，还包括去应力退火，去应力退火温度为360℃，时间为70h。
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。