技术领域
[0001] 本
发明涉及的是一种高强耐热稀土镁合金构件制造工艺，具体是一种低强组配熔焊焊丝领域。
背景技术
[0002] 轻量化制造需求越来越迫切，高强耐热稀土镁合金广泛应用于航空航天
飞行器舱段、高端
汽车发动机壳体等结构件，产品形状、结构也越来越复杂、铸件成形过程涉及复杂的热物理状态变化，影响因素众多，单纯依靠
铸造工艺优化难以消除铸件超标
缺陷，即使在稳定生产的情况下，仍然有大量的铸件因局部疏松、偏析、裂纹等铸造超标缺陷报废，拖延任务周期。在航空航天小批量、多品种的研
制模式下，缺陷修复是复杂薄壁铸件研发的必要环节，尤其是航天航空领域，铸件内部
质量要求高，大型铸件往往因为极小范围的显微缺陷超标造成报废，严重影响研制周期；在汽车工业批量化生产条件下，镁合金结构件缺陷的修复也是也是影响生产成本的重要因素。熔焊是铸件缺陷修复的重要技术手段。另一方面，在国内目前的稀土镁合金产品研发技术体系中，不管是铸件成形还是板材的连接，铸造及熔焊连接过程中形成的缺陷修复工艺都是薄弱点，也是稀土镁合金产品研制过程中非常突出的技术、质量、周期的
风险点，单就复杂薄壁结构件研发周期而言，缺陷修复、熔焊连接的质量及周期都是最难控制的薄弱环节。
[0003] 目前稀土镁合金熔焊技术存在比如裂纹倾向性大、接头强度低、修复组织与铸造组织之间的性能调控难等问题。因此，通过低强组配焊丝合金成分设计，开发一系列适合高强耐热稀土镁合金熔焊连接及缺陷修复的焊丝材料及工艺，确保不引起二次裂纹、
氧化夹杂等问题，且连接系数达到较高的
水平，对高强耐热稀土镁合金应用领域，尤其是制造大型复杂薄壁构件，有着极为重要的意义。
[0004] 目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未搜索到国内外类似的资料。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服
现有技术的不足，提供一种稀土镁合金熔焊焊丝及其制备方法和使用方法；所述的低强组配熔焊焊丝通过控制焊丝中稀土元素的含量，降低
焊缝凝固过程中的热裂倾向性，同时，调整焊丝的稀土元素含量，使得焊缝与
母材金属有效结合，具备时效强化能
力，确保室温及高温性能，在制造高端镁合金铸件、
焊接结构件方面，具有显著的优势。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种稀土镁合金熔焊焊丝材料，该材料的
合金元素组成及其重量配比如下：Gd 1.5～5.0wt％；Y 0.5～4.0wt％；Nd 0～2.0wt％；Zr 0.2～1.2wt％；Ce:0.1～1.0wt％；Zn:0.1～0.3wt％；杂质(Cu、Ni、Fe、Si)≤0.03Wt％；余量为Mg。
[0007] 优选的，所述焊丝材料的直径为
[0008] 一种稀土镁合金熔焊焊丝的制备方法，包括如下步骤，按照各合金元素重量配比进行配料，所述配料采用半连续铸铸造工艺制造焊丝坯料，所述坯料均匀化
温度在400℃～480℃，保持20～40小时；均匀化处理后
退火，继续加热进行连续
挤压，挤压温度在300℃～
400℃，挤压形成线材。
[0009] 一种稀土镁合金熔焊焊丝的使用方法，包括如下步骤：
[0010] 铸件预处理阶段：大型复杂薄壁铸件需进行去
应力退火处理，去应力退火温度高于300℃，消除铸造残余应力；铸件经
无损检测后，
定位缺陷
位置，采用切削或打磨等机械方式消除缺陷；
[0011] 熔焊阶段：对于经预处理后待补焊部位进行堆焊或连接；
[0012]
热处理阶段：焊接后进行固溶处理和时效处理强化，所述固溶处理在490℃～530℃的条件下进行10～16小时；所述时效处理在150～300℃条件下进行15～80小时；
[0013] 冷却：在空气中自然冷却或强制风冷。
[0014] 优选的，所述熔焊阶段可以为钨极氩气保护弧焊TIG、冷金属过渡焊接(CMT)、激光焊和热、力、声、振、磁等外场复合熔焊。
[0015] 优选的，所述熔焊阶段补焊完成后，将经补焊的铸件放置在已加热至250℃的保温炉内，保温4小时后，随炉冷却。
[0016] 与现有技术相比，采用本发明低强组配熔焊缺陷修复方法修复的铸件以及连接的高稀土含量的镁合金
型材，缺陷修复部位及接头强度本体性能达到母材75％～85％，特别是高温性能，可达到
抗拉强度200MPa，熔焊过程中，裂纹倾向性小，修复周期短，特别适合大型复杂薄壁镁合金铸件的缺陷修复。
具体实施方式
[0017] 下面对本发明的
实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例列举的焊丝成分及使用方法。
[0018] 实施例1
[0019] VW103Z合金---焊丝
[0020] 焊丝制造：根据高强耐热稀土镁合金母体材料，选择对应的焊丝组分，制作坯料后通过多道次
热挤压的方式，制造焊丝；
[0021] 铸件预处理：大型复杂薄壁铸件需进行去应力退火处理，消除铸造残余应力；铸件经无损检测后，定位缺陷位置，采用切削或打磨等机械方式消除缺陷；
[0022] 熔焊：采用钨极氩气保护弧焊(TIG)、冷金属过渡焊接(CMT)、激光焊等焊接方法，对于经预处理后待补焊部位进行堆焊或连接；
[0023] 热处理：固溶+时效热处理强化。
[0024] 优选地，焊丝制造的步骤中，所述Mg-10Gd-3Y合金铸件对应的焊丝组分为Gd 4.0wt％；Y 2.5wt％；Zr 0.8wt％；Ce:0.2wt％；Zn:0.1wt％；Nd 0.1wt％，Mg为余量，坯料采用半连续铸铸造方式成形棒材坯料，然后挤压成3mm焊丝材料。
[0025] 优选地，大型薄壁Mg-10Gd-3Y合金铸件去应力退火温度为320±5℃，保温时间为6H。
[0026] 优选地，复杂曲面缺陷位置熔焊修复方法为钨极氩气保护弧焊TIG，外壁规则形状位置可选用冷金属过渡焊接(CMT)或激光焊，缺陷焊补后，铸件放置在已加热至250℃的保温炉内，保温4H后，随炉冷却。
[0027] 优选地，焊后固溶处理的条件为490～525℃下10～16小时；所述时效处理的条件为150～300℃下15～50小时；冷却条件是指在空气中自然冷却或强制风冷。
[0028] 实施例2
[0029] VW63Z-焊丝
[0030] 焊丝制造：根据高强耐热稀土镁合金母体材料，选择对应的焊丝组分，制作坯料后通过多道次热挤压的方式，制造焊丝；
[0031] 铸件预处理：大型复杂薄壁铸件需进行去应力退火处理，消除铸造残余应力；铸件经无损检测后，定位缺陷位置，采用切削或打磨等机械方式消除缺陷；
[0032] 熔焊：采用钨极氩气保护弧焊(TIG)、冷金属过渡焊接(CMT)、激光焊等焊接方法，对于经预处理后待补焊部位进行堆焊或连接；
[0033] 热处理：固溶+时效热处理强化。
[0034] 优选地，焊丝制造的步骤中，所述Mg-6Gd-3Y合金铸件对应的焊丝组分为Gd 3.0wt％；Y 1.5wt％；Zr 0.8wt％；Ce:0.2wt％；Zn:0.1wt％，Nd 0.1wt％，Mg为余量，坯料采用半连续铸铸造方式成形棒材坯料，然后挤压成3mm焊丝材料。
[0035] 优选地，大型薄壁Mg-6Gd-3Y合金铸件去应力退火温度为320±5℃，保温时间为6H。
[0036] 优选地，复杂曲面缺陷位置熔焊修复方法为钨极氩气保护弧焊TIG，外壁规则形状位置可选用冷金属过渡焊接(CMT)或激光焊，缺陷焊补后，铸件放置在已加热至250℃的保温炉内，保温4H后，随炉冷却。
[0037] 优选地，焊后固溶处理的条件为490～500℃下10～16小时,冷却条件是指在空气中自然冷却或强制风冷。所述时效处理的条件为200～300℃下15～80小时；冷却条件是指在空气中自然冷却或强制风冷。
[0038] 实施例3
[0039] Mg-10Gd-Zn-Zr--焊丝
[0040] 焊丝制造：根据高强耐热稀土镁合金母体材料，选择对应的焊丝组分，制作坯料后通过多道次热挤压的方式，制造焊丝；
[0041] 铸件预处理：大型复杂薄壁铸件需进行去应力退火处理，消除铸造残余应力；铸件经无损检测后，定位缺陷位置，采用切削或打磨等机械方式消除缺陷；
[0042] 熔焊：采用钨极氩气保护弧焊(TIG)、冷金属过渡焊接(CMT)、激光焊等焊接方法，对于经预处理后待补焊部位进行堆焊或连接；
[0043] 热处理：固溶+时效热处理强化。
[0044] 优选地，焊丝制造的步骤中，所述Mg-10Gd-0.6Zn-Zr合金铸件对应的焊丝组分为Gd 4.0wt％；Y 0.6wt％；Zr 0.8wt％；Ce:0.2wt％；Zn:0.1wt％，Nd 1wt％Mg为余量，坯料采用半连续铸铸造方式成形棒材坯料，然后挤压成3mm焊丝材料。
[0045] 优选地，大型薄壁Mg-10Gd-Zn-Zr合金铸件去应力退火温度为320±5℃，保温时间为6H。
[0046] 优选地，复杂曲面缺陷位置熔焊修复方法为钨极氩气保护弧焊TIG，外壁规则形状位置可选用冷金属过渡焊接(CMT)或激光焊，缺陷焊补后，铸件放置在已加热至250℃的保温炉内，保温4H后，随炉冷却。
[0047] 优选地，焊后固溶处理的条件为510～530℃下10～16小时,冷却条件是指在空气中自然冷却或强制风冷。所述时效处理的条件为250～300℃下15～80小时；冷却条件是指在空气中自然冷却或强制风冷。
[0048] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在
权利要求的范围内做出各种
变形或
修改，这并不影响本发明的实质内容。
