Сварочные проволоки, полученные из улучшенных алюминиево-магниевых сплавов
Владельцы патента RU 2770131:
ДЖЕНЕРАЛ КЕЙБЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ КОРПОРЕЙШН (US)
НаноЭл, ЭлЭлСи (US)
Изобретение относится к сварочным проволокам, изготовленным из алюминиево-магниевых сплавов. Сварочная проволока получена из алюминиево-магниевого сплава, содержащего: алюминий, магний, титан, 0,001 мас.% или меньше бора, 0,12 мас.% или меньше железа и 0,12 мас.% или меньше кремния, при этом массовое отношение титана к бору составляет 25:1 или больше. Способ получения алюминиево-магниевых сплавов включает объединение предварительно легированной смеси с добавкой, уменьшающей размер зерна, и холодное волочение полученного алюминиево-магниевого сплава с изготовлением сварочной проволоки. Алюминиево-магниевые сплавы показывают высокие характеристики холодного волочения проволоки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 табл., 12 пр.
Перекрестная ссылка на родственные заявки
[0001] Настоящая заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент США, рег. № 62/664887, под названием «IMPROVED ALUMINUM-MAGNESIUM ALLOYS AND METHODS OF FORMING THEREOF» (Улучшенные алюминиево-магниевые сплавы и способы их получения), поданной 30 апреля 2018 г., и, следовательно, включает вышеназванную заявку в данный документ посредством ссылки во всей полноте.
Область техники
[0002] Настоящее изобретение в целом относится к сварочным проволокам, изготовленным из улучшенных алюминиево-магниевых сплавов. Также раскрыты добавки, уменьшающие размер зерна, для получения таких алюминиево-магниевых сплавов.
Уровень техники
[0003] Некоторые металлические сплавы полезны для сварки и механической опоры благодаря свойствам, проявляемым такими сплавами. Например, металлические сплавы, приемлемые для сварки, могут проявлять высокую прочность, смачивание и ковкость. Обычно сварочные сплавы, подходящие для сварки, имеют тот же самый основной металл, что и материал, который подвергают сварке, но могут иметь разные составы, чтобы улучшить использование в качестве сварочного сплава. Чтобы облегчить использование сварочных и других механических опорных металлических сплавов, обычно используют методы холодной обработки металла, такие как холодное волочение металлической проволоки. Однако известные алюминиевые сплавы для сварки и механической опоры плохо подвергаются холодной обработке металла.
[0004] Патент США № 4183771 описывает проводящую проволоку из алюминиевого сплава, имеющего электропроводность, по меньшей мере, 60,0% IACS (Международный стандарт на отожженную медь), который подразумевает переработку сплава, содержащего от 0,04 до 1,0% масс. железа, от 0,02 до 0,2% масс. кремния, от 0,1 до 1,0% масс. меди, от 0,001 до 0,2% масс. бора, по существу алюминий до баланса, и обработку указанного сплава без окончательной стадии повторного вытягивания в проволоку.
[0005] Опубликованная патентная заявка США № 2008/0193792 описывает сварочную присадочную проволоку на основе алюминия, которая изготовлена с алюминиевым сплавом, который содержит между 0,1 и 6% масс. титана, включающего одну часть в форме частиц TiB2, частиц TiC или их комбинации, а другую часть в форме свободного титана.
[0006] Опубликованная патентная заявка США № 2015/0030496 описывает термически необрабатываемый пластичный алюминиевый сплав полезный для деталей транспортных средств, включая провод и комплекты проводов. Алюминиевый сплав, используемый для производства деталей, получают преимущественно из алюминия-металла (Al), который легирован главным образом магнием (Mg) и который также включает кремний (Si), железо (Fe), медь (Cu), марганец (Mn), хром (Cr), цинк (Zn), титан (Ti), бериллий (Be) и другие элементы.
[0007] Опубликованная патентная заявка США № 2015/0132181 описывает композицию для производства алюминиевых отливок, пластичных и сварочных присадочных металлических сплавов, имеющих химический состав, включающий Si в количестве, меняющемся приблизительно от 0,1 до 0,9% масс., Mn в количестве, меняющемся приблизительно от 0,05 до 1,2% масс., Mg в количестве, меняющемся приблизительно от 2,0 до 7,0% масс., Cr в количестве, меняющемся приблизительно от 0,05 до 0,30% масс., Zr в количестве, меняющемся приблизительно от 0,05 до 0,30% масс., Ti в количестве, меняющемся приблизительно от 0,003 до 0,20% масс., и B в количестве, меняющемся приблизительно от 0,0010 до 0,030% масс., а остальное количество составляет алюминий и различные элементы в следовых количествах.
Сущность изобретения
[0008] В соответствии с одним вариантом осуществления сварочная проволока изготовлена из алюминиево-магниевого сплава, включающего алюминий, магний, титан, бор, приблизительно от 0,06% до 0,12% масс. железа и приблизительно от 0,06% до 0,12% масс. кремния. Массовое отношение титана к бору составляет приблизительно 25:1 или больше.
[0009] В соответствии с другим вариантом осуществления способ формирования сварочной проволоки из алюминиево-магниевого сплава включает плавление одного или нескольких металлических компонентов с получением предварительно легированной смеси, объединение предварительно легированной смеси с добавкой, уменьшающей размер зерна, с получением алюминиево-магниевого сплава и холодное волочение алюминиево-магниевого сплава с получением сварочной проволоки. Добавка, уменьшающая размер зерна, включает алюминий, титан и бор и имеет массовое отношение титана к бору приблизительно 25:1 или больше.
Подробное описание
[0010] Известные алюминиево-магниевые сплавы, полезные для сварки и механической опоры, страдают от различных проблем. Например, обычные алюминиевые сплавы для сварки и механической опоры (далее «алюминиевые механические сплавы»), такие как алюминиево-магниевые сплавы серии 5000, могут показывать плохую холодную обработку металла и могут разрушаться в процессах холодного волочения проволоки. Установлено, что модификация алюминиево-магниевых сплавов с целью включения уменьшенных количеств загрузки железа и кремния и необязательно увеличенных количеств загрузки хрома, может привести к алюминиевым механическим сплавам, которые показывают улучшенную холодную обработку металла. В некоторых вариантах осуществления такие алюминиевые механические сплавы могут быть дополнительно улучшены за счет получения сплавов с добавкой, уменьшающей размер зерна, включающей более низкий уровень загрузки бора.
[0011] Как можно отметить, многие сорта алюминиевого сплава стандартизированы Комитетом по аккредитации стандартов (the Accrediting Standards Committee H35) Ассоциации алюминиевой промышленности. Стандартизированные сорта алюминия определяют по их элементным составам с помощью различных сортов, обычно предназначенных для конкретных вариантов применения и областей промышленности. Такие сорта алюминия опубликованы Ассоциацией алюминиевой промышленности в январе 2015 года в документе «International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys». В соответствии с Ассоциацией алюминиевой промышленности алюминиевые сплавы серии 1000 определяют, как высокочистые алюминиевые сплавы, и алюминиевые сплавы серии 7000 определяют, как сплавы, содержащие цинк и магний. Алюминиевые сплавы серии 1000 полезны в индустрии проводов воздушных линий, тогда как алюминиевые сплавы серии 7000 полезны в аэрокосмической промышленности. Алюминиевые сплавы серии 5000 представляют собой алюминиево-магниевые сплавы, которые полезны для получения конструкционных изделий и в качестве армирующего материала благодаря прочности, приданной за счет включения высоких количеств загрузки магния.
[0012] В некоторых вариантах осуществления алюминиевые механические сплавы, описанные в данном документе, могут представлять собой алюминиевые сплавы серии 5000. В некоторых вариантах осуществления алюминиевые механические сплавы, описанные в данном документе, могут сохранять прочность известных алюминиевых сплавов серии 5000 благодаря поддержанию высоких уровней загрузки магния.
[0013] Установлено, что модификация уровней загрузки железа, кремния и необязательно хрома может улучшить характеристики холодного волочения проволоки в случае алюминиево-магниевых сплавов. Например, в некоторых вариантах осуществления характеристики холодного волочения проволоки в случае алюминия серии 5000 могут быть улучшены посредством включения железа при уровне загрузки приблизительно 0,12% или меньше. В некоторых вариантах осуществления железо может быть включено в количестве приблизительно 0,10% или меньше. В некоторых вариантах железо может быть включено в количестве приблизительно 0,06% или меньше. В некоторых вариантах осуществления кремний может быть включен в количестве приблизительно 0,12% или меньше. В некоторых вариантах осуществления кремний может быть включен в количестве приблизительно 0,10% или меньше. В некоторых вариантах кремний может быть включен в количестве приблизительно 0,06% или меньше.
[0014] Для некоторых алюминиевых механических сплавов, таких как алюминиево-магниевые сплавы, подходящие для сварки, уровень загрузки хрома может быть дополнительно увеличен. В некоторых таких вариантах осуществления хром может быть включен в количестве приблизительно 0,08% или больше, в некоторых вариантах осуществления в количестве приблизительно 0,10% или больше, в некоторых вариантах в количестве приблизительно 0,12% или больше и в некоторых вариантах в количестве приблизительно 0,15% или больше. В некоторых вариантах осуществления такие алюминиево-магниевые сплавы могут представлять собой алюминиево-магниевые сплавы AA5356 или AA5056.
[0015] Алюминиевые сплавы AA5356 определяют с помощью унифицированной системы чисел («UNS») стандарта AA5356 и включают из расчета на массу 0,40% или меньше железа, 0,25% или меньше кремния, 0,10% или меньше меди, от 0,05 до 0,20% марганца, от 4,5 до 5,5% магния, от 0,05 до 0,20% хрома, 0,10% или меньше цинк, от 0,06 до 0,20% титана, 0,0003% или меньше бериллия, 0,05% или меньше каждого другого элемента с общим количеством меньше чем 0,15% каждого другого элемента, и остаток составляет алюминий. Сплавы AA5356 могут быть полезны для применения при сварке.
[0016] Алюминиевые сплавы AA5056 определяют с помощью унифицированной системы чисел («UNS») и включают от 4,5 до 5,6% магния, 0,4% или меньше железа, 0,3% или меньше кремния, от 0,050 до 0,2% марганца, от 0,050 до 0,2% хрома, 0,1% или меньше хрома, 0,1% или меньше цинка, 0,1% или меньше меди, 0,05% или меньше каждого другого элемента с общим количеством меньше чем 0,15% каждого другого элемента, и остаток составляет алюминий. Сплавы AA5056 полезны для применения при сварке.
[0017] Алюминиевые сплавы AA5154A определяют с помощью унифицированной системы чисел («UNS») и включают из расчета на массу 0,50% или меньше железа, 0,50% или меньше кремния, 0,10% или меньше меди, 0,50% марганца, от 3,1 до 3,9% магния, 0,25% хрома, 0,10% или меньше цинка, от 0,06 до 0,20% титана, 0,0003% или меньше бериллия, 0,05% или меньше каждого другого элемента с общим количеством меньше чем 0,15% каждого другого элемента, и остаток составляет алюминий. Сплавы AA5154A могут быть полезны для получения механических опорных изделий, таких как арматурная сетка или винтовая свая.
[0018] Как можно отметить, некоторые алюминиевые механические сплавы, описанные в данном документе, могут удовлетворять требованиям стандартизированных сортов алюминиевого сплава. Например, количества загрузки железа, кремния и хрома могут оставаться в пределах стандартов алюминиевых сплавов AA5356, AA5056 и AA5154A. Однако, как может быть замечено, некоторые алюминиевые сплавы, описанные в данном документе, с другой стороны, могут выходить за стандарты любых названных алюминиевых сплавов.
[0019] В некоторых вариантах осуществления характеристики холодного волочения проволоки из алюминиевых механических сплавов, описанных в данном документе, могут быть дополнительно улучшены за счет получения сплава с модифицированной добавкой, измельчающей зерна. Как можно отметить, модификация добавки, измельчающей зерна, может оказывать влияние на микроструктуру алюминиевых механических сплавов, описанных в данном документе.
[0020] Например, установлено, что улучшенные характеристики холодного волочения проволоки могут быть усилены за счет снижения количества бора в добавке, уменьшающей размер зерна. Как можно отметить, включение бора в уменьшающую размер зерна добавку дает частицы TiB2, которые могут улучшить гомогенность и распределение других элементов в алюминиево-магниевом сплаве. Однако частицы TiB2 не растворяются в алюминии, и установлено, что уменьшение количества бора может улучшить холодное волочение металлической проволоки алюминиево-магниевого сплава.
[0021] В некоторых вариантах осуществления подходящие добавки, уменьшающие размер зерна, могут включать алюминий, титан и бор. Массовое отношение титана к бору в добавке, уменьшающей размер зерна, может составлять приблизительно 25:1 или больше, причем массовое отношение может относиться к массовому проценту первого материала к массовому проценту второго материала. Например, подходящие уменьшающие размер зерна добавки, могут включать приблизительно 0,2% или меньше бора, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 0,1% или меньше бора, в некоторых вариантах приблизительно 0,05% или меньше бора и в некоторых вариантах по существу могут не содержать бор. Как используется в данном случае, «по существу могут не содержать» означает, что компонент включен в количестве приблизительно 0,001% или меньше из расчета на массу или присутствует только в качестве неустранимого загрязнителя. В некоторых вариантах осуществления подходящие добавки, уменьшающие размер зерна, могут включать приблизительно 5% титана, приблизительно 0,2% бора, и остальное количество составляет алюминий. В некоторых вариантах осуществления подходящие добавки, уменьшающие размер зерна, могут включать приблизительно 6% титана и остальное количество составляет алюминий, где добавка, уменьшающая размре зерна, по существу не содержит бор.
[0022] В некоторых вариантах осуществления алюминиево-магниевый сплав, полученный с уменьшающими размер зерна добавками с низким содержанием бора, которые описаны в данном документе, может иметь отношение титана к бору приблизительно 25:1 или больше, включая отношение приблизительно 50:1 или больше. Напротив, алюминиево-магниевый сплав, полученный с использованием обычной добавки, уменьшающей размер зерна, с типичным количеством бора, может иметь отношение титана к бору приблизительно 25:1 или меньше.
[0023] Добавки, уменьшающие размер зерна, обычно могут быть использованы так, как известно в данной области техники. Например, добавки, уменьшающие размер зерна, могут быть добавлены в виде маточной смеси к расплавленному алюминию или алюминиевому сплаву и затем отлиты форме стержня. В некоторых вариантах осуществления добавки, уменьшающие размер зерна, могут вносить весь титан и/или бор в алюминиевый механический сплав, описанный в данном документе, и могут быть смешаны с алюминием в соответствующих загрузочных количествах для достижения желаемых уровней загрузки титана и бора.
[0024] Как правило, алюминиевые механические сплавы, описанные в данном документе, могут быть получены так, как известно в данной области техники. Например, по существу чистый алюминий может быть расплавлен при температуре приблизительно от 537 до 704°C (от 1000 до 1300°F) и затем дополнительные элементы, такие как магний, железо и кремний, могут быть добавлены в соответствии с их желаемым массовым процентом. В некоторых вариантах осуществления некоторые элементы могут быть успешно добавлены при использовании добавки, уменьшающей размер зерна, чтобы дополнительно проконтролировать микрокристаллическую структуру. Когда все элементы присутствуют в соответствии с их желаемым массовым процентом, расплавленная алюминиевая смесь может быть отлита с получением алюминиевого механического сплава, описанного в данном документе.
[0025] Как можно отметить, известно много вариантов способа литья алюминиевого сплава. Например, различные стадии перемешивания могут быть выполнены на расплавленной алюминиевой смеси с целью улучшения гомогенности. Дополнительно или альтернативно расплавленной алюминиевой смеси может быть предоставлена возможность оседать в течение некоторого периода времени, чтобы частицы нежелательных включений могли осесть в виде осадка и могли быть удалены. В некотором варианте осуществления расплавленная алюминиевая смесь также может быть очищена с целью удаления примесей с использованием, например, легирующих компонентов и строгого температурного контроля, чтобы нежелательные примеси выпали в виде осадка из расплавленной смеси.
[0026] Как правило, алюминиевые механические сплавы, описанные в данном документе, могут показывать желаемые микрокристаллические свойства. Например, в некоторых вариантах осуществления алюминиевые механические сплавы могут показывать усадочную рыхлость приблизительно 10% или меньше, в некоторых вариантах усадочную рыхлость приблизительно 8% или меньше и усадочную рыхлость приблизительно 5% или меньше в некоторых вариантах осуществления. Разница радиального размера зерна может составлять приблизительно 20% или меньше в некоторых вариантах осуществления, приблизительно 15% или меньше в некоторых вариантах и приблизительно 5% или меньше в некоторых вариантах осуществления. Междендритное пространство алюминиевых механических сплавов, описанных в данном документе, может составлять от 3 до 12 микрон в некоторых вариантах осуществления, приблизительно от 6 до 10 микрон в некоторых вариантах осуществления или приблизительно от 5 до 8 микрон в некоторых вариантах осуществления. Усадочную рыхлость можно отнести к полостям, образованным в сплаве, пока сплав охлаждается и дает усадку из расплавленного состояния. Радиальный размер зерна относится к размеру кристаллического зерна в поперечном сечении сплава. Междендритное пространство можно отнести к пространству между соседними дендритными структурами в алюминиево-магниевом сплаве.
[0027] Как можно заметить, алюминиевые механические сплавы, описанные в данном документе, могут быть полезны для ряда задач. Например, в некоторых вариантах осуществления алюминиевый механический сплав может представлять собой алюминиево-магниевый сплав AA5356 или AA5056, может быть полезен в качестве сварочного материала и может быть полезен, например, для получения сварочной проволоки или сварочных электродов. С другой стороны, некоторые алюминиевые механические сплавы, описанные в данном документе, такие как сплавы AA5154A, могут быть использованы в качестве механической опоры и могут образовывать армирующие структуры, такие как арматурные сетки и винтовые сваи. Улучшенные характеристики холодного волочения проволоки из алюминиевых механических сплавов, описанных в данном документе, могут облегчить такое применение за счет уменьшения разрушения сплава при переработке в сварочную проволоку или опорный механический профиль.
Примеры
[0028] Таблица 1 показывает композиционные составы примеров от 1 до 9. Примеры 1-9 представляют собой примеры алюминиево-магниевых сплавов AA5356. Примеры 1-3 представляют собой промышленные образцы алюминиево-магниевых сплавов AA5356, полученных от Aluminum Association, Inc. (Arlington, VA) (пример 1) или от General Cable Technologies Corp. (Highland Heights, KY) (примеры 2 и 3). Примеры 2-4 и 7 изготовлены с использованием уменьшающей размер зерна добавки, включающей 5% титана, 1% бора и остальное алюминий, полученной от AMG Aluminum North America, LLC (Wayne, PA). Аналогичные добавки, уменьшающие размер зерна, продаются под названиями AlTi5B1, AA-H2252 и CEN-92256. Примеры 4-9 представляют собой алюминиево-магниевые сплавы AA5356 с некоторыми количествами железа, кремния и хрома, которые отличаются от обычных алюминиево-магниевых сплавов AA5356. Тем не менее, примеры 4-9 остаются в пределах стандарта AA5356 для алюминиевых сплавов.
[0029] Более конкретно, примеры 4-6 включают низкие уровни загрузки железа и кремния и высокие уровни загрузки хрома. Пример 4 конкретно включает 0,098% железа, 0,049% кремния и 0,122% хрома. Примеры 5 и 6 аналогичны примеру 4 (пример 5 содержит 0,102% Fe, 0,051% Si и 0,128% Cr и пример 6 содержит 0,103% Fe, 0,051% Si и 0,128% Cr), но получены с альтернативными добавками, уменьшающими размер зерна. Пример 5 получен с использованием уменьшающей размер зерна добавки, включающей 5% титана, 0,2% бора и остальное количество алюминия, полученной от AMG Aluminum North America, LLC (Wayne, PA). Аналогичные добавки, уменьшающие размер зерна, продаются под названиями AlTi5B0.2, AA-H2207 и CEN-92252. Пример 6 получен с использованием уменьшающей размер зерна добавки, включающей 6% титана и остальное алюминия, полученной от AMG Aluminum North America, LLC (Wayne, PA). Аналогичные добавки, уменьшающие размер зерна, продаются под названием AlTi6.
[0030] Примеры 7-9 подобны примерам 4-6, но включают низкие уровни загрузки железа и кремния, и нет корректировки по хрому. Пример 7 включает 0,092% железа и 0,048% кремния. Примеры 8 и 9 каждый включают 0,089% железа и 0,048% кремния. Примеры 8 и 9 используют добавки, уменьшающие размер зерна, примеров 5 и 6 соответственно (5% титан, 0,2% бора и остальное алюминий для примера 8 и 6% титана и остальное алюминий для примера 9)
Таблица 1
| Пример | Si (%) |
Fe
(%) |
Cu
(%) |
Mn
(%) |
Mg
(%) |
Cr
(%) |
Zn
(%) |
Ti
(%) |
B
(%) |
Be
(%) |
V
(%) |
Другие (каждый)
(%) |
Другие (всего)
(%) |
| 1 | <0,25 | <0,40 | <0,10 | 0,05-0,20 | 4,5-5,5 | 0,05-0,20 | <0,10 | 0,06-0,20 | - | <0,0003 | - | <0,05 | <0,15 |
| 2 | <0,10 | 0,10-0,18 | <0,05 | 0,13-0,18 | 4,55-4,85 | 0,05-0,07 | <0,10 | 0,060-0,090 | 0,0005-0,0015 | <0,0003 | <0,03 | - | <0,15 |
| 3 | 0,07 | 0,14 | 0,02 | 0,15 | 4,763 | 0,054 | 0,01 | 0,09 | 0,01 | 0,00 | 0,02 | - | - |
| 4 | 0,049 | 0,098 | 0,001 | 0,154 | 4,58 | 0,122 | 0,003 | 0,093 | 0,005 | 0 | 0,018 | - | - |
| 5 | 0,051 | 0,102 | 0,001 | 0,161 | 4,77 | 0,128 | 0,004 | 0,091 | 0,001 | 0 | 0,019 | - | - |
| 6 | 0,051 | 0,103 | 0,001 | 0,16 | 4,766 | 0,128 | 0,004 | 0,093 | 0 | 0 | 0,019 | - | - |
| 7 | 0,048 | 0,092 | 0 | 0,145 | 4,606 | 0,059 | 0,003 | 0,091 | 0,005 | 0 | 0,021 | - | - |
| 8 | 0,048 | 0,089 | 0 | 0,146 | 4,539 | 0,059 | 0,003 | 0,094 | 0,001 | 0 | 0,021 | - | - |
| 9 | 0,047 | 0,088 | 0 | 0,144 | 4,548 | 0,057 | 0,003 | 0,096 | 0 | 0 | 0,02 | - | - |
[0031] В таблице 2 представлены результаты холодного волочения проволоки на алюминиево-магниевых сплавах примеров 3-9. Для испытания холодного волочения проволоки прутки диаметром 9,5 мм последовательно уменьшают с использованием способа холодного волочения проволоки до проволок диаметром 2,5 мм, 1,8 мм и 0,9 мм. В таблице 2 также приведены усадочная рыхлость, разница радиального размера зерна и междендритное пространство для каждого из примеров 3-9.
[0032] Усадочную рыхлость измеряют с использованием микрофотографий поперечных разрезов литых прутков с 7-кратным увеличением. Разницы радиальных размеров зерна измеряют с использованием дифракции обратного рассеяния электронов по стандарту ASTM E2627-13. Размер зерен измеряют близко к центру прутка и поверхности прутка соответственно и затем рассчитывают соответствующие разницы. Междендритное пространство измеряют в соответствии со стандартом GMW16436, 2-ое издание 2015, Метод A.
Таблица 2
| Пример |
Волочение проволоки
(2,5 мм) |
Волочение проволоки (1,8 мм) | Волочение проволоки (0,9 мм) | Усадочная рыхлость (мм2) |
Разница радиального размера зерна
(%) |
Междендритное пространство (мм) |
| 3 | Много разрушений | - | - | 11,1 | 56,70 | Нет данных |
| 4 | Нет разрушений | - | - | 7 | 17,20 | 3-7 |
| 5 | Нет разрушений | Нет разрушений | Нет разрушений | 5 | 3,50 | 3-7 |
| 6 | Нет разрушений | Нет разрушений | Нет разрушений | 8,9 | 0,20 | 7-11 |
| 7 | Нет разрушений | - | - | 7 | 14,10 | 5-8 |
| 8 | Нет разрушений | - | - | 11,4 | 8,20 | 6-10 |
| 9 | Нет разрушений | - | -- | 9,9 | 2,30 | 7-11 |
[0033] Как показано в таблице 2, примеры 5 и 6 считают заявляемыми примерами, так как каждый можно вытянуть до диаметра 0,9 мм без разрушения. Примеры 5, 6, 8 и 9 также показывают по существу уменьшенные разницы радиального размера зерна по сравнению с известными алюминиево-магниевыми сплавами AA5356 (пример 3) и алюминиево-магниевыми сплавами AA5356, полученными с использованием известных измельчающих зерно добавок, состоящих из 5% титана, 1% бора и остального количества алюминия.
[0034] В таблице 3 представлен композиционный состав алюминиево-магниевых сплавов AA5154A. Пример 10 представляет собой промышленный алюминиево-магниевый сплав AA5154A, полученный от Aluminum Association, Inc. (Arlington, VA). Пример 10 имеет суммарное количество марганца и хрома между 0,10 и 0,50%. Пример 11 представляет собой промышленный алюминиево-магниевый сплав AA5154A, полученный от General Cable Technologies Corp. (Highland Heights, KY). Пример 11 получен с использованием добавки, измельчающей зерно, содержащей 5% титана, 1% бора и остальное алюминий, которая приобретена у AMG Aluminum North America, LLC (Wayne, PA). Пример 12 представляет собой алюминиево-магниевый сплав AA5154A, полученный с использованием уменьшенных количеств загрузки железа (0,06-0,12%) и кремния (0,07% или меньше), и получен с использованием измельчающей зерно добавки, содержащей 5% титана, 0,2% бора и остальное алюминий, полученной от AMG Aluminum North America, LLC (Wayne, PA).
Таблица 3
| Пр. | Si (%) | Fe (%) | Cu (%) | Mn (%) | Mg (%) | Cr (%) | Zn (%) | Ti (%) | B (%) | Be (%) | V (%) | Другие (каждый) (%) | Другие (всего) (%) |
| 10 | <0,50 | <0,50 | <0,10 | 0,50 | 3,1-3,9 | 0,25 | <0,20 | <0,20 | - | - | - | <0,05 | <0,15 |
| 11 | 0,055 | 0,134 | 0,001 | 0,113 | 3,56 | 0,005 | 0,003 | 0,014 | 0,0024 | 0,00001 | 0,013 | <0,05 | <0,10 |
| 12 | 0,04507 | 0,07413 | 0,00093 | 0,11683 | 3,53833 | 0,002 | 0,00233 | 0,01257 | 0,00035 | 0,00001 | 0,0158 | <0,05 | <0,10 |
[0035] В таблице 4 представлены результаты холодного волочения проволоки на алюминиево-магниевых сплавах примеров 11 и 12. Для испытания холодного волочения проволоки прутки диаметром 9,5 мм последовательно уменьшают с использованием холодного волочения проволоки до диаметра 0,2 мм. Если проволока разламывается во время волочения, фиксируют разрушение.
Таблица 4
| Пример | Волочение проволоки (0,2 мм) |
| 11 | Множественные разрушения |
| 12 | Нет разрушений |
[0036] Как показывает таблица 4, алюминиево-магниевые сплавы AA5154A, полученные с пониженными количествами загрузки железа и кремния и полученные с использование альтернативной добавки, измельчающей зерно, демонстрируют более хорошую холодную обработку металла, чем обычный алюминиево-магниевый сплав.
[0037] Следует понимать, что каждое максимальное числовое ограничение, данное во всем этом описании, включает каждое более низкое числовое ограничение, как если бы такие более низкие числовые ограничения были конкретно прописаны в данном описании. Каждое минимальное числовое ограничение, данное в этом описании, будет включать каждое более высокое числовое ограничение, как если бы такие более высокие числовые ограничения были конкретно прописаны в данном описании. Каждый числовой диапазон, приведенный в данном описании, будет включать в себя каждый более узкий числовой диапазон, попадающий в такой более широкий числовой диапазон, как если бы все такие более узкие числовые диапазоны были точно указаны здесь.
[0038] Каждый документ, цитируемый в данном описании, включая любые перекрестные или родственные патент или заявку, таким образом, включены в настоящий документ посредством ссылки во всей своей полноте, если это явно не исключено или не ограничено иным образом. Цитирование любого документа не является признанием того, что этот предшествующий уровень техники в отношении любого изобретения, раскрытого или заявленного в настоящем документе, или что он сам по себе или в любой комбинации с любой другой ссылкой или ссылками, учит, предлагает или раскрывает любое такое изобретение. Кроме того, в той степени, в которой любое значение или определение термина в этом документе вступает в противоречие с любым значением или определением того же термина в документе, включенном посредством ссылки, следует руководствоваться значением или определением, присвоенным этому термину в настоящем документе.
[0039] Вышеприведенное описание вариантов осуществления и примеры представлены в целях описания. Описание не предназначено быть исчерпывающим или ограничивающим описанные формы. Многочисленные модификации возможны в свете вышеизложенного. Некоторые из этих модификаций обсуждены, а другие будут понятны специалистам в данной области. Варианты осуществления выбраны и описаны с целью иллюстрации для рядового специалиста в данной области техники. Скорее, подразумевается, что объем определен формулой изобретения, прилагаемой к различным вариантам осуществления. Объем, конечно, не ограничен примерами или вариантами осуществления, изложенными в данном документе, но может быть использован в любом количестве областей применения и эквивалентных изделий.
1. Сварочная проволока, полученная из алюминиево-магниевого сплава, содержащего:
алюминий,
магний,
титан,
0,001 мас.% или меньше бора,
0,12 мас.% или меньше железа и
0,12 мас.% или меньше кремния,
где массовое отношение титана к бору составляет 25:1 или больше.
2. Сварочная проволока по п.1, в которой алюминиево-магниевый сплав дополнительно содержит хром.
3. Сварочная проволока по п.2, в которой алюминиево-магниевый сплав содержит от 0,10 до 0,14 мас.% хрома.
4. Сварочная проволока по п.1, в которой алюминиево-магниевый сплав представляет собой алюминиево-магниевый сплав AA5356.
5. Сварочная проволока по п.1, в которой алюминиево-магниевый сплав показывает междендритное пространство от 3 до 7 мкм.
6. Сварочная проволока по п.1, в которой алюминиево-магниевый сплав показывает усадочную рыхлость 9% или меньше.
7. Сварочная проволока по п.1, в которой алюминиево-магниевый сплав показывает разницу радиального размера зерна 20% или меньше.
8. Сварочная проволока по п.1, в которой алюминиево-магниевый сплав показывает разницу радиального размера зерна 5% или меньше.
9. Сварочная проволока по п.5, которая представляет собой сварочный электрод.
10. Сварочная проволока по п.1, в которой алюминиево-магниевый сплав представляет собой алюминиево-магниевый сплав AA5154A.
11. Сварочная проволока по п.1, в которой алюминиево-магниевый сплав представляет собой алюминиево-магниевый сплав AA5056.
12. Способ получения сварочной проволоки из алюминиево-магниевого сплава, включающий:
плавление металлических компонентов с получением предварительно легированной смеси, которая содержит:
алюминий,
магний,
титан,
бор,
0,12 мас.% или меньше железа,
0,12 мас.% или меньше кремния,
объединение предварительно легированной смеси с добавкой, уменьшающей размер зерна, с получением алюминиево-магниевого сплава и
холодное волочение алюминиево-магниевого сплава с получением сварочной проволоки;
где добавка, уменьшающая размер зерна, содержит алюминий, титан и бор и имеет массовое отношение титана к бору 25:1 или больше.
13. Способ по п.12, в котором алюминиево-магниевый сплав содержит:
алюминий,
магний,
0,12 мас.% или меньше железа и
0,12 мас.% или меньше кремния,
где добавка, уменьшающая размер зерна, содержит:
от 5 до 6 мас.% титана и
0,2 мас.% или меньше бора.
14. Способ по п.12, в котором алюминиево-магниевый сплав содержит от 0,10 до 0,14 мас.% хрома.
15. Способ по п.14, в котором алюминиево-магниевый сплав представляет собой алюминиево-магниевый сплав AA5356.
16. Способ по п.12, в котором стадию холодного волочения алюминиево-магниевого сплава осуществляют до диаметра 0,9 мм или меньше.
