一种铝镁铈焊丝及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于焊接材料领域，特别涉及一种铝镁铈焊丝及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着汽车轻量化的不断推广，铝合金焊接技术在汽车领域中的应用不断 增加，这给铝合金焊接产品的质量与性能提出了更高的要求。由于铝自身特色的物理化学 特性，铝合金材料在焊接后会发生严重的软化现象，这极大地制约了铝合金焊接结构件在 各领域中的应用。
[0003] 针对这一问题，国内外开展了一系列的研究工作，取得了一定的研究成果。研究表 明，铝合金焊丝的化学成分会对焊丝焊后焊接接头的组织与性能产生巨大的影响。在不改 变基材和焊接工艺的条件下，优化焊丝成分可以有效的改善焊丝焊后焊接接头的显微组 织，提高焊接接头的力学性能。
[0004] 有研究发现，稀土元素 Ce可以改善铝合金的流动性，净化了铝液，消除杂质元素的 有害作用，细化组织晶粒，对改造铝合金铸造性能、高温性能以及力学性能均有明显的效 果。目前，国内鲜有人将Ce添加到Al-Mg焊丝中制备出铝镁铈焊丝。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种铝镁铈焊丝及其制备方法。采用本 方法制得的铝合金焊丝，焊接性能稳定、焊后焊接接头强韧性良好、可满足Al-Zn-Mg系合金 的工程化焊接。
[0006] 本发明的一种铝镁铈焊丝，成分按质量百分数为:Mg为4.0~6. Owt. %，Mn为0.05 ~1.3wt. %，Ti为0.01 ~0.3wt. %，Ce为0.15~0.7wt· %，余量为A1;直径为 1.2~4.0mm;
[0007] 本发明的铝镁铈焊丝的制备方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1，备料：
[0009] 按铝镁铈焊丝的质量百分含量，进行备料;其中，Mg以纯镁形式加入，Μη以Al-Mn中 间合金形式加入，Ti以Al-Ti中间合金形式加入，Ce以Al-Ce中间合金形式加入，A1以纯铝、 Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入；
[0010]步骤2,合金熔炼及浇铸：
[0011] (1)将纯铝熔化后，将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金依次加入， 升温至730~750°C，加入纯镁，熔化并搅拌均匀，制成合金熔体；
[0012] (2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中，搅拌后静置10~20min，进行精炼除气；
[0013] (3)去除合金熔体表面的浮渣，控制熔体温度为730~740°C，半连续铸制成Φ 100 ~350mm的圆棒形铸锭；
[0014] 步骤3,均匀化处理：
[0015] 在200~220°C下保温1~2h，然后随炉升温至450~460°C下保温24~30h后，风冷 至室温;其中，风冷时通风量为80~166m 3/s;
[0016] 步骤4,挤压处理：
[0017] 对铸锭切头、扒皮后，进行热挤压，挤压成Φ6~8mm的焊丝坯料;其中，热挤压变形 系数为12~70,挤压温度为380~430°C，保温时间为1~2h;
[0018] 步骤5,拉伸处理：
[0019] 拉拔焊丝还料4~16次，制成Φ 1.2~4.0mm的成品焊丝；其中，拉拔累计断面直径 减小33~80 %;每拉拔3次进行一次退火，退火温度为380~430°C，保温时间为0.5~4h。
[0020] 所述的步骤1中，纯铝和纯镁的纯度均为99.7wt. % ; Al-Mn中间合金，成分按质量 百分数为:Μη为10~40%，其余为A1;A1-Ce中间合金，成分按质量百分数为:Ce为10~40%， 其余为Al; Al-Ti中间合金，成分按质量百分数为:Ti为5~10%，其余为A1。
[0021] 所述的步骤2(1)，采用碳棒熔铝炉，进行合金的熔炼。
[0022] 所述的步骤2(3)，采用立式铸造拉伸机，半连续铸制成铸锭。
[0023] 所述的步骤3,在电阻炉中，进行均匀化处理。
[0024]所述的步骤4，采用300T油压机，进行热挤压处理。
[0025]所述的步骤5，拉拔次数按公式(I)计算：
[0027]式中，η为拉拔次数，λΣ为总延伸系数，λη为平均延伸系数；
[0028]延伸系数按公式（Π )计算：
[0030] 式中，λ为延伸系数;Dq为拉拔前焊丝还料直径，mm;DH为拉拔后成品焊丝直径，mm;
[0031] 将焊丝坯料直径、成品焊丝直径带入公式（Π )中，计算出λΣ;根据实际生产经验， 把第一次拉拔延伸系数心的值，作为平均延伸系数，即\=心。
[0032] 本发明的一种铝镁铈焊丝及其制备方法，与现有技术相比，有益效果是：
[0033]本发明技术方案提出在Al-Mg焊丝中添加 Ce元素，并给出了一个合理的Ce含量范 围，并通过控制加工过程的工艺参数，制备出高品质的铝镁铈焊丝，使用上述焊丝作为填充 材料焊接铝合金板材可以显著提高焊接接头的抗拉强度、塑性和焊接系数。
【附图说明】
[0034] 图1为本发明实施例5的铝镁铈焊丝的宏观组织图；
[0035] 图2为本发明实施例5的铝镁铈焊丝的微观组织图；
[0036] 图3为本发明实施例8的铝镁铈焊丝的宏观组织图；
[0037] 图4为本发明实施例8的铝镁铈焊丝的微观组织图。
【具体实施方式】
[0038] 以下实施例中，第一次拉拔延伸系数心的值均为1.2,将其作为平均延伸系数，即λη = λ!= 1.2〇
[0039] 实施例1
[0040] 一种铝镁铈焊丝，成分按质量百分数为：Mg为4.0wt. %，Mn为0.05wt. %，Ti为 O.Olwt. %，Ce为0.15wt· %，余量为A1;直径为 1.2mm;
[0041] -种铝镁铈焊丝的制备方法，包括以下步骤：
[0042] 步骤1，备料：
[0043] 按铝镁铈焊丝的质量百分含量，进行备料;其中，Mg以纯镁形式加入，Μη以Al-Mn中 间合金形式加入，Ti以Al-Ti中间合金形式加入，Ce以Al-Ce中间合金形式加入，A1以纯铝、 Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入；
[0044] 步骤2，合金熔炼及浇铸：
[0045] (1)采用碳棒熔铝炉，将纯铝熔化后，将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中 间合金依次加入，升温至731°C，加入纯镁，熔化并搅拌均匀，制成合金熔体；
[0046] (2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中，搅拌后静置llmin，进行精炼除气；
[0047] (3)去除合金熔体表面的浮渣，控制熔体温度为730°C，在立式铸造拉伸机中，半连 续铸制成Φ1 〇〇mm的圆棒形铸锭；
[0048] 步骤3,均匀化处理：
[0049] 将铸锭放入电阻炉中，在210°C下保温lh，然后随炉升温至451°C下保温30h后，风 冷至室温;其中，风冷时通风量为88m3/s;
[0050] 步骤4,挤压处理：
[0051] 对铸锭合金切头、扒皮后，采用300T油压机，进行热挤压，挤压成Φ 6mm的焊丝坯 料;其中，变形系数为12，挤压温度380°C，保温1.1 h;
[0052] 步骤5,拉伸处理：
[0053] 拉拔焊丝坯料16次，制成Φ 1.2mm的成品焊丝;其中，拉拔累计断面直径减小80%， 每拉拔3次进行一次退火，共进行5次退火，退火温度为380°C，保温时间为lh。
[0054] 将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料，在室温下，用TIG焊焊接4mm厚T6态 的7A52铝合金薄板，使用岛津公司生产的AG-X plus型立式电子万能试验机测量焊接接头 的抗拉强度为275MPa，断后延伸率为11.8%。
[0055] 实施例2
[0056] 一种铝镁铈焊丝，成分按质量百分数为：Mg为6.0wt. %，Mn为0.3wt. %，Ti为 0 · 3wt · %，Ce为0 · 2wt · %，余量为A1;直径为2 · 0mm;
[0057] -种铝镁铈焊丝的制备方法，包括以下步骤：
[0058] 步骤1，备料：
[0059] 按铝镁铈焊丝的质量百分含量，进行备料;其中，Mg以纯镁形式加入，Μη以Al-Mn中 间合金形式加入，Ti以Al-Ti中间合金形式加入，Ce以Al-Ce中间合金形式加入，A1以纯铝、 Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Ce中间合金形式加入；
[0060] 步骤2，合金熔炼及浇铸：
[0061] (1)采用碳棒熔铝炉，将纯铝熔化后，将Al-Ce中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中 间合金依次加入，升温至732°C，加入纯镁，熔化并搅拌均匀，制成合金熔体；
[0062] (2)除气剂六氯乙烷加入合金熔体中，搅拌后静置12min，进行精炼除气；
[0063] (3)去除合金熔体表面的浮渣，控制熔体温度为732°C，在立式铸造拉伸机中，半连 续铸制成Φ 148mm的圆棒形铸锭；
[0064] 步骤3,均匀化处理：
[0065] 将铸锭放入电阻炉中，在211°C下保温2h，然后随炉升温至451°C下保温26h后，风 冷至室温;其中，风冷时通风量为l〇lm3/s;
[0066] 步骤4,挤压处理：
[0067] 对铸锭合金切头、扒皮后，采用300T油压机，进行热挤压，挤压成Φ 7mm的焊丝坯 料;其中，热挤压变形系数为16，挤压温度385°C，保温1.2h;
[0068] 步骤5,拉伸处理：
[0069] 拉拔焊丝坯料14次，制成Φ2.0mm的成品焊丝;其中，拉拔累计断面直径减小71%， 每拉拔3次进行一次退火，共进行4次退火，退火温度为389°C，保温时间为0.8h。
[0070] 将本实施例制备的铝镁铈焊丝作为填充材料，在室温下，用TIG焊焊接4mm厚T6态 的7A52铝合金