本發(fā)明涉及焊絲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高速列車專用鋁合金焊絲及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，鋁及鋁合金焊接結(jié)構(gòu)己廣泛應(yīng)用于民用及軍工領(lǐng)域，如各種化工容器、交通工具、艦船、飛機(jī)、宇宙探測器、火箭等。其中，焊絲為影響焊縫金屬組織、成分、固-液相線溫度、焊縫的耐腐蝕性、近縫區(qū)母材的熱裂性及力學(xué)性能的重要因素。鋁合金焊絲內(nèi)部質(zhì)量很大程度上取決于原鋁材的質(zhì)量。在鋁合金焊絲的制備過程中，鋁合金熔煉除氣效果不佳，將會(huì)使鋁合金焊絲氫含量偏高，致使在焊接過程中生成較多的氣孔，同時(shí)鋁合金具有熱膨脹系數(shù)大、焊縫處易產(chǎn)生裂紋的缺陷。目前，高速列車鋁合金車體主要使用的材料有Al-Mg、Al-Mg-Si、Al-Zn-Mg系合金，采用普通的ER5356及ER5183焊絲焊接時(shí)，其接頭強(qiáng)度往往只有母材強(qiáng)度的60％-70％，這將不利于高速列車運(yùn)營的安全性，特別是疲勞壽命。而且現(xiàn)在我國生產(chǎn)的鋁合金焊絲與進(jìn)口焊絲相比，氫含量與氧化物夾雜含量較高，嚴(yán)重影響了焊縫的質(zhì)量。焊絲在拉拔過程中經(jīng)常出現(xiàn)拉斷的現(xiàn)象，主要是由于氧化物夾雜含量高，晶粒粗大，存在枝晶偏析，導(dǎo)致鋁合金的塑性下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種高速列車專用鋁合金焊絲及其制備方法，所得焊絲組織致密，表面光滑，焊接性能穩(wěn)定，焊接接頭的硬度和強(qiáng)度高，塑性好。
本發(fā)明提出的一種高速列車專用鋁合金焊絲，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％，其它雜質(zhì)元素單個(gè)含量≤0.05％、其它雜質(zhì)元素總含量≤0.15％，余量為Al。
優(yōu)選地，其成分中，Ag與Sn的重量比為1.5-2：8-12。
優(yōu)選地，其成分中，La、Te、Er、Yb、Zr的重量比為3-4：12-15：12-16：8-13：25-31。
優(yōu)選地，其成分中，Cr、Mo、W、V的重量百分比滿足以下關(guān)系式：2.8％≤Cr+Mo+0.5×W+V≤3.5％。
優(yōu)選地，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％，其它雜質(zhì)元素單個(gè)含量≤0.05％、其它雜質(zhì)元素總含量≤0.15％，余量為Al。
本發(fā)明還提出的一種所述高速列車專用鋁合金焊絲的制備方法，包括熔煉、精煉、鑄造、均勻化、擠壓、拉制和表面處理；其中，在熔煉過程中包括加入熔煉液總重量0.1-0.2％的精煉劑；所述表面處理包括脫脂、拋光和鈍化。
優(yōu)選地，所述精煉劑其原料按重量份包括：氯化鉀20-50份、氯化鈉20-50份、氟鋁酸鉀5-12份、碳酸鉀2-5份、硫酸鋇1-5份、氯化鈣2-10份、氟化鑭1-5份、氟化鈰1-3份、冰晶石3-5份、六氟乙烷1-2份。
優(yōu)選地，所述精煉劑其原料按重量份包括：氯化鉀38份、氯化鈉40份、氟鋁酸鉀10份、碳酸鉀3.2份、硫酸鋇4份、氯化鈣8份、氟化鑭4.5份、氟化鈰2.3份、冰晶石4.1份、六氟乙烷1.6份。
優(yōu)選地，所述脫脂過程中，所用的脫脂劑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、偏硅酸鈉1-3份、磷酸三鈉3-5份、葡萄糖酸2-8份、N-甲基甘氨酸1-5份、二異辛基磷酸2-5份、苯并三氮唑0.5-2份、苯甲酸鈉1-3份、乙二醇丁醚2-6份、乙醇3-13份、水150-180份。
優(yōu)選地，所述脫脂過程中，所用的脫脂劑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、偏硅酸鈉2.6份、磷酸三鈉4.2份、葡萄糖酸5.6份、N-甲基甘氨酸3.2份、二異辛基磷酸3.2份、苯并三氮唑1.2份、苯甲酸鈉2份、乙二醇丁醚5份、乙醇12份、水165份；
所用的脫脂劑的原料中，選擇了椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、壬基酚聚氧乙烯醚進(jìn)行復(fù)配作為表面活性劑，使其發(fā)揮協(xié)同作用，潤濕、分散效果好，偏硅酸鈉、磷酸三鈉、葡萄糖酸、N-甲基甘氨酸、二異辛基磷酸配合作為助洗劑加入體系中，與表面活性劑具有協(xié)同作用，對污垢的乳化、分散、抗再沉積和增溶作用優(yōu)異，加入了苯并三氮唑和苯甲酸鈉作為緩蝕劑，并控制了兩者的含量，提高了焊絲的防腐蝕性能；同時(shí)加入了乙二醇丁醚和乙醇，提高了出油率。
本發(fā)明所述高速列車專用鋁合金焊絲，其成分中加入了Ti和Zr，在焊縫中形成了Al3Ti和Al3Zr，促進(jìn)了焊縫組織的細(xì)化，使焊縫組織最為細(xì)小，對焊縫細(xì)化效果最好，接頭強(qiáng)度和塑性最高；在體系中添加了微量的La、Te、Er、Yb、Zr，在焊縫中形成了強(qiáng)化析出相，使焊絲施焊后的焊接接頭焊縫區(qū)的等軸晶組織細(xì)小且分布均勻，熔合區(qū)的柱狀晶生長區(qū)域變窄，接頭組織過渡平緩，方向性減弱，焊接接頭的硬度、抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度均顯著提高，使焊縫的焊接性能良好，抗開裂性能優(yōu)異；同時(shí)在焊絲中加入了Ag和Sn，改變了體系的相析出過程、結(jié)構(gòu)和形貌，進(jìn)一步提高了焊絲的強(qiáng)度和塑性；在體系中加入了Cr、Mo、W和V，并控制了Cr、Mo、W、V的重量百分比滿足關(guān)系式：2.8％≤Cr+Mo+0.5×W+V≤3.5％3，顯著提高了焊接接頭的硬度和韌性；在體系中加入了Mn，并合理控制了其在體系中的比例，使其與體系中的Zr、Cr配合，在保證焊縫組織得到細(xì)晶強(qiáng)化的同時(shí)提高了Al3Zr等初晶相的彌散相強(qiáng)化作用，提高了焊接接頭的強(qiáng)度系數(shù)；添加微量的Bi，與Er、Te配合后，降低了鋁合金焊絲的表面張力，增加了其潤濕性和鋪展性，減少焊接漏點(diǎn)發(fā)生率，同時(shí)能進(jìn)一步降低鋁液的含氫量，抑制氫氣孔的形成，提高了焊縫的致密性。
具體實(shí)施方式
下面，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
本發(fā)明提出的一種高速列車專用鋁合金焊絲，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％，其它雜質(zhì)元素單個(gè)含量≤0.05％、其它雜質(zhì)元素總含量≤0.15％，余量為Al。
本發(fā)明還提出的一種所述高速列車專用鋁合金焊絲的制備方法，包括熔煉、精煉、鑄造、均勻化、擠壓、拉制和表面處理；其中，在熔煉過程中包括加入熔煉液總重量0.1％的精煉劑；所述表面處理包括脫脂、拋光和鈍化。
實(shí)施例2
本發(fā)明提出的一種高速列車專用鋁合金焊絲，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％，其它雜質(zhì)元素單個(gè)含量≤0.05％、其它雜質(zhì)元素總含量≤0.15％，余量為Al。
本發(fā)明還提出的一種所述高速列車專用鋁合金焊絲的制備方法，包括熔煉、精煉、鑄造、均勻化、擠壓、拉制和表面處理；其中，在熔煉過程中包括加入熔煉液總重量0.2％的精煉劑；所述表面處理包括脫脂、拋光和鈍化。
實(shí)施例3
本發(fā)明提出的一種高速列車專用鋁合金焊絲，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％，其它雜質(zhì)元素單個(gè)含量≤0.05％、其它雜質(zhì)元素總含量≤0.15％，余量為Al。
本發(fā)明還提出的一種所述高速列車專用鋁合金焊絲的制備方法，包括熔煉、精煉、鑄造、均勻化、擠壓、拉制和表面處理；其中，在熔煉過程中包括加入熔煉液總重量0.12％的精煉劑；所述表面處理包括脫脂、拋光和鈍化；
所述精煉劑其原料按重量份包括：氯化鉀20份、氯化鈉50份、氟鋁酸鉀5份、碳酸鉀5份、硫酸鋇1份、氯化鈣10份、氟化鑭1份、氟化鈰3份、冰晶石3份、六氟乙烷2份；
所述脫脂過程中，所用的脫脂劑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、偏硅酸鈉1份、磷酸三鈉5份、葡萄糖酸2份、N-甲基甘氨酸5份、二異辛基磷酸2份、苯并三氮唑2份、苯甲酸鈉1份、乙二醇丁醚6份、乙醇3份、水180份。
實(shí)施例4
本發(fā)明提出的一種高速列車專用鋁合金焊絲，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％，其它雜質(zhì)元素單個(gè)含量≤0.05％、其它雜質(zhì)元素總含量≤0.15％，余量為Al。
本發(fā)明還提出的一種所述高速列車專用鋁合金焊絲的制備方法，包括熔煉、精煉、鑄造、均勻化、擠壓、拉制和表面處理；其中，在熔煉過程中包括加入熔煉液總重量0.16％的精煉劑；所述表面處理包括脫脂、拋光和鈍化；
所述精煉劑其原料按重量份包括：氯化鉀50份、氯化鈉20份、氟鋁酸鉀12份、碳酸鉀2份、硫酸鋇5份、氯化鈣2份、氟化鑭5份、氟化鈰1份、冰晶石5份、六氟乙烷1份；
所述脫脂過程中，所用的脫脂劑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、偏硅酸鈉3份、磷酸三鈉3份、葡萄糖酸8份、N-甲基甘氨酸1份、二異辛基磷酸5份、苯并三氮唑0.5份、苯甲酸鈉3份、乙二醇丁醚2份、乙醇13份、水150份。
實(shí)施例5
本發(fā)明提出的一種高速列車專用鋁合金焊絲，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％，其它雜質(zhì)元素單個(gè)含量≤0.05％、其它雜質(zhì)元素總含量≤0.15％，余量為Al。
本發(fā)明還提出的一種所述高速列車專用鋁合金焊絲的制備方法，包括熔煉、精煉、鑄造、均勻化、擠壓、拉制和表面處理；其中，在熔煉過程中包括加入熔煉液總重量0.15％的精煉劑；所述表面處理包括脫脂、拋光和鈍化；
所述精煉劑其原料按重量份包括：氯化鉀38份、氯化鈉40份、氟鋁酸鉀10份、碳酸鉀3.2份、硫酸鋇4份、氯化鈣8份、氟化鑭4.5份、氟化鈰2.3份、冰晶石4.1份、六氟乙烷1.6份；
所述脫脂過程中，所用的脫脂劑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、偏硅酸鈉2.6份、磷酸三鈉4.2份、葡萄糖酸5.6份、N-甲基甘氨酸3.2份、二異辛基磷酸3.2份、苯并三氮唑1.2份、苯甲酸鈉2份、乙二醇丁醚5份、乙醇12份、水165份。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。