本发明涉及绞股焊丝
技术领域：
，尤其涉及一种航天用轻质材料绞股焊丝及其制备工艺。
背景技术：
：铝合金具有高的比强度、比模量、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀性，同时还具有良好的成形工艺性和焊接性，加之成本比较低，因此，成为航空、航天领域应用最广泛的一类有色金属结构材料。例如飞船的指挥舱与登月舱、运载火箭贮箱、卫星贮箱等都由铝合金结构材料焊接而成。铝合金焊丝是铝合金焊接所必需的填充材料，从而成为了影响焊缝质量的关键因素之一。焊丝的质量对铝合金焊接结构的广泛应用具有重要影响。铝合金焊丝在焊接过程中易生成较多的气孔，会影响焊丝的拉拔成形，焊缝强度及成形性较差，使焊丝极易拉断，成材率下降。技术实现要素：基于
背景技术：
存在的技术问题，本发明提出了一种航天用轻质材料绞股焊丝及其制备工艺，所得绞股焊丝表面、尺寸、组织质量优异，组织均匀细密，而且可使焊缝无气孔缺陷产生，表面光滑，保证焊缝质量。一种航天用轻质材料绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：铜5-5.8％，锰0.04-0.08％，钛0.12-0.2％，铬0.2-0.4％，钒0.01-0.04％，钪0.8-1.6％，碲0.01-0.04％，铋0.6-1.4％，镁0.8-1.8％，铁0.1-0.16％，硅0.4-0.6％，稀土元素0.8-1.2％，其它杂质元素含量≤0.02％，余量为铝。优选地，稀土元素在航天用轻质材料绞股焊丝中所占质量百分比与铜元素在航天用轻质材料绞股焊丝中所占质量百分比的比为0.9-1.1：5.2-5.6。优选地，稀土元素为镧、铈、镨、钇中至少一种。优选地，铜元素、锰元素、钛元素、铬元素在航天用轻质材料绞股焊丝中所占质量百分比符合如下关系：n铜+n锰+n钛+n铬≥5.64％，n铜为铜元素在航天用轻质材料绞股焊丝中所占质量百分比，n锰为锰元素在航天用轻质材料绞股焊丝中所占质量百分比，n钛为钛元素在航天用轻质材料绞股焊丝中所占质量百分比，n铬为铬元素在航天用轻质材料绞股焊丝中所占质量百分比。优选地，钪元素、碲元素、铋元素在航天用轻质材料绞股焊丝中所占质量百分比符合如下关系：n钪+n碲+n铋≤2.63％，n钪为钪元素在航天用轻质材料绞股焊丝中所占质量百分比，n碲为碲元素在航天用轻质材料绞股焊丝中所占质量百分比，n铋为铋元素在航天用轻质材料绞股焊丝中所占质量百分比。优选地，其组分按质量百分比包括：铜5.2-5.6％，锰0.05-0.07％，钛0.14-0.18％，铬0.25-0.35％，钒0.02-0.03％，钪1-1.4％，碲0.02-0.03％，铋0.8-1.2％，镁1-1.6％，铁0.12-0.14％，硅0.45-0.55％，稀土0.9-1.1％，其它杂质元素含量≤0.02％，余量为铝。上述航天用轻质材料绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：s1、将原料熔炼，扒渣；s2、经熔炼后合金液保温，然后精炼，静置，过滤除渣得到滤液；s3、将滤液浇铸成棒状铝合金铸坯，退火处理；s4、挤压成铝合金线坯，拉制成铝合金焊丝，然后脱脂、抛光、钝化、绞制得到航天用轻质材料绞股焊丝。优选地，s1中，熔炼时间为2-4h。优选地，s1中，当熔炼温度为700-730℃时进行扒渣，扒渣时间为10-20min。优选地，s2中，静置时间为10-20min。优选地，s3中，浇铸温度为700-730℃，铸造速度为80-100mm/min，冷却水流量为2-6m3/h。优选地，s3中，退火时间为2-6h，退火温度为320-420℃。优选地，s4中，铝合金线坯直径为8-10mm，铝合金焊丝直径为0.8-2.4mm。本发明的技术效果如下：(1)本发明通过添加铜元素、锰元素、钛元素、铬元素、钒元素及钪元素、碲元素、铋元素，并严格控制各元素的含量，共晶体增加，并可以增加合金熔体的流动性，配合熔炼与铸造工艺，经过拉伸减径后，组织均匀，无粗大晶粒，焊接时熔化的焊丝熔体可以较快的填充焊缝，焊缝不易出现气孔、夹渣及裂纹等问题，焊接性能佳；(2)稀土元素与铜元素复配，并将含量控制在一定的范围内，可有效解决铝合金焊丝在冶炼、焊接时氢溶解问题，本申请人发现稀土元素与铜元素复配，当两者的比例达到0.9-1.1：5.2-5.6时，可将焊丝中氢含量控制在0.1ml/100g以内，焊缝无气孔缺陷产生，表面光滑，保证了焊缝质量；(3)本发明制备工艺可清除铝液中的氧化物、非金属夹杂物和其他有害金属杂质，可提高除气效率和除气质量，消除晶内偏析和铸造应力，使其具有较好的加工性能和组织性能，减少铝合金铸锭的裂纹、疏松、针状气孔、夹杂等铸造缺陷，使铸锭成品率达到98.5％以上，完全满足未来航空航天用铝合金质量要求；(4)本发明所得绞股焊丝，其表面、尺寸、组织质量优异，工业生产中成型性能好、焊接性能优良、组织均匀细密，适合制作要求较高的航天用轻质铝合金材料。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1一种航天用轻质材料绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：铜5％，锰0.08％，钛0.12％，铬0.4％，钒0.01％，钪1.6％，碲0.01％，铋1.4％，镁0.8％，铁0.16％，硅0.4％，稀土元素1.2％，其它杂质元素含量0.02％，余量为铝。上述航天用轻质材料绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：s1、将原料投入熔炼炉进行熔炼2h，当熔炼温度为730℃时进行扒渣，扒渣时间为10min；s2、经熔炼后合金液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，精炼完成后将合金液静置20min，过滤除渣得到滤液；s3、将滤液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸温度为700℃，铸造速度为100mm/min，冷却水流量为2m3/h，退火处理6h，退火温度为320℃；s4、送入挤压机中挤压成直径为10mm的铝合金线坯，拉制成直径为2.4mm规格的铝合金焊丝，然后脱脂、抛光、钝化、绞制得到航天用轻质材料绞股焊丝。实施例2一种航天用轻质材料绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：铜5.8％，锰0.04％，钛0.2％，铬0.2％，钒0.04％，钪0.8％，碲0.04％，铋0.6％，镁1.8％，铁0.1％，硅0.6％，稀土元素0.8％，其它杂质元素含量0.005％，余量为铝。上述航天用轻质材料绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：s1、将原料投入熔炼炉进行熔炼4h，当熔炼温度为700℃时进行扒渣，扒渣时间为20min；s2、经熔炼后合金液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，精炼完成后将合金液静置10min，过滤除渣得到滤液；s3、将滤液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸温度为730℃，铸造速度为80mm/min，冷却水流量为6m3/h，退火处理2h，退火温度为420℃；s4、送入挤压机中挤压成直径为8mm的铝合金线坯，拉制成直径为0.8mm规格的铝合金焊丝，然后脱脂、抛光、钝化、绞制得到航天用轻质材料绞股焊丝。实施例3一种航天用轻质材料绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：铜5.2％，锰0.07％，钛0.14％，铬0.35％，钒0.02％，钪1.4％，碲0.02％，铋1.2％，镁1％，铁0.14％，硅0.45％，稀土1.1％，其它杂质元素含量0.01％，余量为铝。上述航天用轻质材料绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：s1、将原料投入熔炼炉进行熔炼2.5h，当熔炼温度为720℃时进行扒渣，扒渣时间为12min；s2、经熔炼后合金液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，精炼完成后将合金液静置17min，过滤除渣得到滤液；s3、将滤液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸温度为710℃，铸造速度为95mm/min，冷却水流量为3m3/h，退火处理5h，退火温度为350℃；s4、送入挤压机中挤压成直径为9.5mm的铝合金线坯，拉制成直径为2mm规格的铝合金焊丝，然后脱脂、抛光、钝化、绞制得到航天用轻质材料绞股焊丝。实施例4一种航天用轻质材料绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：铜5.6％，锰0.05％，钛0.18％，铬0.25％，钒0.03％，钪1％，碲0.03％，铋0.8％，镁1.6％，铁0.12％，硅0.55％，稀土0.9％，其它杂质元素含量0.006％，余量为铝。上述航天用轻质材料绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：s1、将原料投入熔炼炉进行熔炼3.5h，当熔炼温度为710℃时进行扒渣，扒渣时间为18min；s2、经熔炼后合金液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，精炼完成后将合金液静置13min，过滤除渣得到滤液；s3、将滤液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸温度为720℃，铸造速度为85mm/min，冷却水流量为5m3/h，退火处理3h，退火温度为390℃；s4、送入挤压机中挤压成直径为8.5mm的铝合金线坯，拉制成直径为1.2mm规格的铝合金焊丝，然后脱脂、抛光、钝化、绞制得到航天用轻质材料绞股焊丝。实施例5一种航天用轻质材料绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：铜5.4％，锰0.06％，钛0.16％，铬0.3％，钒0.025％，钪1.2％，碲0.025％，铋1％，镁1.3％，铁0.13％，硅0.5％，稀土1％，其它杂质元素含量0.004％，余量为铝。上述航天用轻质材料绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：s1、将原料投入熔炼炉进行熔炼3h，当熔炼温度为715℃时进行扒渣，扒渣时间为15min；s2、经熔炼后合金液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，精炼完成后将合金液静置15min，过滤除渣得到滤液；s3、将滤液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸温度为715℃，铸造速度为90mm/min，冷却水流量为4m3/h，退火处理4h，退火温度为370℃；s4、送入挤压机中挤压成直径为9mm的铝合金线坯，拉制成直径为1.6mm规格的铝合金焊丝，然后脱脂、抛光、钝化、绞制得到航天用轻质材料绞股焊丝。对比例1一种绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：铜5.4％，锰0.06％，钛0.16％，铬0.3％，钒0.025％，钪1.2％，碲0.025％，铋1％，镁1.3％，铁0.13％，硅0.5％，稀土0.5％，其它杂质元素含量0.004％，余量为铝。上述绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：s1、将原料投入熔炼炉进行熔炼3h，当熔炼温度为715℃时进行扒渣，扒渣时间为15min；s2、经熔炼后合金液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，精炼完成后将合金液静置15min，过滤除渣得到滤液；s3、将滤液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸温度为715℃，铸造速度为90mm/min，冷却水流量为4m3/h，退火处理4h，退火温度为370℃；s4、送入挤压机中挤压成直径为9mm的铝合金线坯，拉制成直径为1.6mm规格的铝合金焊丝，然后脱脂、抛光、钝化、绞制得到绞股焊丝。对比例2一种绞股焊丝，其组分按质量百分比包括：铜5.4％，锰0.06％，钛0.16％，铬0.3％，钒0.025％，钪1.2％，碲0.025％，铋1％，镁1.3％，铁0.13％，硅0.5％，稀土1％，其它杂质元素含量0.004％，余量为铝。上述绞股焊丝制备工艺，包括如下步骤：s1、将原料投入熔炼炉进行熔炼3h，当熔炼温度为715℃时进行扒渣，扒渣时间为15min；s2、经熔炼后合金液转至保温炉保温，然后进行炉内精炼，精炼完成后将合金液静置15min，过滤除渣得到滤液；s3、将滤液浇铸成棒状铝合金铸坯，浇铸温度为800℃，铸造速度为90mm/min，冷却水流量为4m3/h，退火处理4h，退火温度为370℃；s4、送入挤压机中挤压成直径为9mm的铝合金线坯，拉制成直径为1.6mm规格的铝合金焊丝，然后脱脂、抛光、钝化、绞制得到绞股焊丝。将实施例5所得航天用轻质材料绞股焊丝与对比例1-2所得绞股焊丝采用mig焊法进行焊接，以2a14t6作为焊接铝合金母材，然后进行焊接接头拉伸试验、焊接接头弯曲试验，计算断后伸长率，对焊接结果进行检测：实施例5对比例1对比例2焊接接头拉伸强度，mpa493412400焊接接头弯曲强度，mpa437409365断裂伸长率，％8.07.57.3由上表可知：采用本发明所得航天用轻质材料绞股焊丝进行焊接，焊缝强度及成形性高。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。当前第1页1 2 3