本發(fā)明涉及焊絲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種城軌列車(chē)用抗疲勞高韌性鋁合金焊絲。

背景技術(shù)：

鋁合金具有良好的比強(qiáng)度、耐腐蝕性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性，同時(shí)具有優(yōu)異的加工成形性和焊接性，在航天航空、船舶汽車(chē)、機(jī)械制造、軍事化工等領(lǐng)域受到廣泛應(yīng)用。隨著生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)材料的選擇不斷優(yōu)化，在滿足使用要求的前提下，用鋁合金替代鋼鐵材料，對(duì)于列車(chē)減輕自身的重量，減低能耗具有十分重大的意義。目前，城軌列車(chē)鋁合金車(chē)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％，韌性與抗疲勞性差，這將不利于高速列車(chē)運(yùn)營(yíng)的安全性。因此，急需研制一種用于城軌列車(chē)具有高強(qiáng)度、高韌性、抗疲勞性優(yōu)異的鋁合金焊絲。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種城軌列車(chē)用抗疲勞高韌性鋁合金焊絲，其組分合理，焊接時(shí)電弧穩(wěn)定性好，焊縫成型美觀，與母材結(jié)合強(qiáng)度高且性能穩(wěn)定，焊接接頭具有高強(qiáng)度、高韌性，且抗疲勞性優(yōu)異。

本發(fā)明提出的一種城軌列車(chē)用抗疲勞高韌性鋁合金焊絲，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下組分：mg：0.6-1％、si：0.5-0.65％、fe：0.25-0.4％、zn：0.2-0.3％、mn：0.5-0.7％、cr：0.08-0.15％、cu：0.2-0.35％、ti：0.1-0.15％、sr：0.03-0.06％、mo：0.1-0.3％、w：0.1-0.2％、v：0.4-0.6％、nb：0.05-0.12％、zr：0.15-0.35％、sc：0.1-0.22％、er：0.06-0.15％、ce：0.04-0.08％、y：0.02-0.06％、gd：0.02-0.06％，其余為al及不可避免的雜質(zhì)。

具體實(shí)施方式中，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.65％、0.7％、0.75％、0.8％、0.85％、0.9％，si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.52％、0.55％、0.58％、0.6％、0.62％，fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.28％、0.3％、0.33％、0.36％、0.38％，zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.22％、0.24％、0.25％、0.26％、0.28％，mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.54％、0.58％、0.6％、0.62％、0.65％、0.68％，cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.14％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.23％、0.26％、0.28％、0.3％、0.32％，ti的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.11％、0.12％、0.13％、0.14％，sr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.035％、0.04％、0.045％、0.05％、0.055％，mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.14％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.28％，w的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.11％、0.13％、0.15％、0.17％、0.19％，v的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.42％、0.46％、0.48％、0.5％、0.52％、0.56％，nb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％，zr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.18％、0.2％、0.24％、0.28％、0.32％，sc的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.2％，er的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.12％，ce的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.05％、0.055％、0.06％、0.065％、0.07％，y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.025％、0.03％、0.04％、0.045％、0.05％，gd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還可以為0.03％、0.035％、0.04％、0.045％、0.05％，其余為al及不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下組分：mg：0.7-0.9％、si：0.55-0.6％、fe：0.3-0.35％、zn：0.22-0.28％、mn：0.55-0.65％、cr：0.1-0.14％、cu：0.25-0.3％、ti：0.11-0.14％、sr：0.04-0.05％、mo：0.15-0.25％、w：0.13-0.17％、v：0.45-0.55％、nb：0.08-0.1％、zr：0.2-0.3％、sc：0.12-0.2％、er：0.08-0.13％、ce：0.05-0.07％、y：0.03-0.05％、gd：0.03-0.05％，其余為al及不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，mg、zn在鋁合金焊絲中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)滿足以下關(guān)系式：3％≤mg/zn≤3.5％。

優(yōu)選地，zr、sc、er在鋁合金焊絲中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)滿足以下關(guān)系式：0.38％≤0.5×zr+sc+er≤0.5％。

優(yōu)選地，ti、sr在鋁合金焊絲中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)滿足以下關(guān)系式：0.16％≤ti+sr≤0.18％。

優(yōu)選地，焊接工藝參數(shù)如下：氬氣流量為16-17.5l/min，焊接電壓為24-26v，焊接電流為210-220a，焊接速度為3-5mm/s。

本發(fā)明采用常規(guī)制備工藝制得。

本發(fā)明中通過(guò)調(diào)節(jié)鋁合金焊絲中mg、zn的含量，使mg、zn滿足3％≤mg/zn≤3.5％的函數(shù)關(guān)系，抗應(yīng)力腐蝕與抗開(kāi)裂性最為優(yōu)異，mg、zn在焊縫組織中生成強(qiáng)化相mgzn2和al3mg2，且其呈彌散分布，促進(jìn)焊縫組織的細(xì)化，使焊縫組織最為細(xì)小，對(duì)焊縫細(xì)化效果最好，有效提高焊接接頭強(qiáng)度和韌性；通過(guò)調(diào)節(jié)鋁合金焊絲中zr、sc、er含量，并使zr、sc、er滿足0.38％≤0.5×zr+sc+er≤0.5％的函數(shù)關(guān)系，改善了鋁合金焊絲焊后的焊接接頭的顯微組織，zr、sc、er在焊縫中形成強(qiáng)化相alzr3、alsc3、aler3，在焊縫組織中彌散分布，提高再結(jié)晶溫度，為α-al基體在結(jié)晶過(guò)程中的非均質(zhì)形核提供核心，顯著細(xì)化鑄態(tài)焊縫晶粒組織，有效改善強(qiáng)化相與二次相的析出大小與分布，打斷枝晶結(jié)構(gòu)，提高位錯(cuò)密度，提高焊接接頭的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度與韌性，改善焊接接頭的抗疲勞性能；通過(guò)調(diào)節(jié)鋁合金焊絲中ti、sr的含量，使其滿足0.16％≤ti+sr≤0.18％的函數(shù)關(guān)系，ti、sr作為變質(zhì)劑，起著協(xié)同作用，變質(zhì)效果明顯，有效改善強(qiáng)化相與非金屬夾雜的形態(tài)與大小，凈化焊縫組織，細(xì)化焊縫中α-al枝晶和共晶硅相，避免非平衡凝固導(dǎo)致焊縫不均勻和非平衡凝固組織效應(yīng)導(dǎo)致的非平衡組織與粗大析出相出現(xiàn)，改善了焊縫中的組織結(jié)構(gòu)，顯著提高焊接接頭的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、抗抗沖擊性與耐溫性；通過(guò)調(diào)節(jié)鋁合金焊絲中er、ce、y、gd的含量，使鋁合金焊絲具有良好的脫氧脫氫能力，有效改善熔敷金屬中夾雜物的形態(tài)和分布，減少出現(xiàn)氣孔與裂紋現(xiàn)象，提高鋁合金焊絲的焊接性能，焊接時(shí)電弧穩(wěn)定性好，飛濺小，焊縫成型美觀，脫渣性能好。本發(fā)明提出的一種城軌列車(chē)用抗疲勞高韌性鋁合金焊絲，其組分合理，焊接時(shí)電弧穩(wěn)定性好，焊縫成型美觀，與母材結(jié)合強(qiáng)度高且性能穩(wěn)定，焊接接頭具有高強(qiáng)度、高韌性，且抗疲勞性優(yōu)異。

具體實(shí)施方式

下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

本發(fā)明提出的一種城軌列車(chē)用抗疲勞高韌性鋁合金焊絲，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下組分：mg：0.6％、si：0.65％、fe：0.25％、zn：0.3％、mn：0.5％、cr：0.15％、cu：0.2％、ti：0.15％、sr：0.03％、mo：0.3％、w：0.1％、v：0.6％、nb：0.05％、zr：0.35％、sc：0.1％、er：0.15％、ce：0.04％、y：0.06％、gd：0.02％，其余為al及不可避免的雜質(zhì)。

實(shí)施例2

本發(fā)明提出的一種城軌列車(chē)用抗疲勞高韌性鋁合金焊絲，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下組分：mg：1％、si：0.5％、fe：0.4％、zn：0.2％、mn：0.7％、cr：0.08％、cu：0.35％、ti：0.1％、sr：0.06％、mo：0.1％、w：0.2％、v：0.4％、nb：0.12％、zr：0.15％、sc：0.22％、er：0.06％、ce：0.08％、y：0.02％、gd：0.06％，其余為al及不可避免的雜質(zhì)。

實(shí)施例3

本發(fā)明提出的一種城軌列車(chē)用抗疲勞高韌性鋁合金焊絲，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下組分：mg：0.8％、si：0.58％、fe：0.32％、zn：0.25％、mn：0.6％、cr：0.12％、cu：0.28％、ti：0.12％、sr：0.04％、mo：0.2％、w：0.15％、v：0.5％、nb：0.09％、zr：0.25％、sc：0.16％、er：0.1％、ce：0.06％、y：0.04％、gd：0.04％，其余為al及不可避免的雜質(zhì)。

其中，焊接工藝參數(shù)如下：氬氣流量為16.5l/min，焊接電壓為25v，焊接電流為215a，焊接速度為4mm/s。

實(shí)施例4

本發(fā)明提出的一種城軌列車(chē)用抗疲勞高韌性鋁合金焊絲，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下組分：mg：0.7％、si：0.6％、fe：0.3％、zn：0.22％、mn：0.55％、cr：0.14％、cu：0.25％、ti：0.14％、sr：0.04％、mo：0.25％、w：0.13％、v：0.55％、nb：0.08％、zr：0.3％、sc：0.12％、er：0.13％、ce：0.05％、y：0.05％、gd：0.03％，其余為al及不可避免的雜質(zhì)。

其中，焊接工藝參數(shù)如下：氬氣流量為16l/min，焊接電壓為24v，焊接電流為210a，焊接速度為3mm/s。

實(shí)施例5

本發(fā)明提出的一種城軌列車(chē)用抗疲勞高韌性鋁合金焊絲，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括以下組分：mg：0.9％、si：0.55％、fe：0.35％、zn：0.28％、mn：0.65％、cr：0.1％、cu：0.3％、ti：0.11％、sr：0.05％、mo：0.15％、w：0.17％、v：0.45％、nb：0.1％、zr：0.2％、sc：0.2％、er：0.08％、ce：0.07％、y：0.03％、gd：0.05％，其余為al及不可避免的雜質(zhì)。

其中，焊接工藝參數(shù)如下：氬氣流量為17.5l/min，焊接電壓為26v，焊接電流為220a，焊接速度為3-5mm/s。

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)。