摘要：文章针对某焊接公司所提供的ER1100及ER4043铝合金焊丝做了拉伸变形及金相分析，主要研究了铝合金焊丝的冷变形及微量元素Si的加入对该焊丝材料的组织和性能的影响。研究结果显示冷变形对ER1100及ER4043焊丝材料的力学性能有强化作用，而且还可对该焊丝材料起到细化晶粒的作用。另外，硅的加入使铝合金焊丝材料的组织性能发生了很大变化，主要表现为焊丝材料的晶粒细小化，以及焊丝材料的抗腐蚀性增强。
       关键词：铝合金；焊丝；冷变形；细化晶粒

　　铝金属是日常生活中应用最为广泛的一种轻金属，呈银白色的金属光泽，密度2.7g/cm3，熔点660℃,沸点2467℃,在20℃时的导电率为（36~37）×10-4S/m，是一种两性化合物，能跟酸碱溶液发生化学反应。在大部分工业领域，铝的应用量非常大，主要原因是铝在空气中的化学性质比较稳定。随着经济的快速发展，人们对物体外观的要求也越来越高，而经过表面处理后的铝刚好满足了人们的这些需求。铝的导电性能非常好，因此作为电气材料在电气行业中也被广泛应用，例如，通信电缆。铝具有良好的延展性，也是食品行业包装材料的首选。铝的化学性质比较活跃，因此在冶金行业中常被用作还原剂和氧化剂。随着航空、造船、机械制造工业等的快速发展，铝金属材料已被广泛应用［1］。但是，铝金属已经满足不了国民经济发展对铝金属材料所要求的一些力学性能，如材料所需要的高抗拉强度和屈服强度、大的弹性模量、良好的焊接性和疲劳强度等［2］。由此出现了在金属纯铝中加入一些合金元素，例如加入硅、铜、锰、镁、铬、锌、钛等，制成适合现代生产行业所需要的铝合金材料。比如，制造运载火箭时就需要铝合金这种结构材料［3］。

　　铝和氧的亲和力比较大，因此在铝合金表面总覆盖着一层难溶解的氧化铝薄膜。氧化铝熔点为2050℃,超过铝合金的熔点，在焊接过程中容易造成焊接缺陷，所以在焊接时必须除去表面的氧化膜，这是铝及铝合金焊接的重要特点。随着铝合金使用量的日增，铝及铝合金焊丝的用量也大幅度提升，最常用的铝及铝合金焊丝有ER1000和ER4043两种。ER1000是纯铝焊丝，ER4043是合金焊丝，其中合金元素硅的含量占整个成分的5%，熔点573~625℃,流动性好，抗热裂能力强，但延展性不足。由于含硅量较高，用于高镁合金的焊接时容易产生焊接缺陷。因此，铝合金焊丝ER4043常用于6000系列、3000系列和2000系列铝合金及铸铝的焊接，广泛用于食品等行业［4］。硅是一种较好的合金剂，适量的硅能提高焊缝的强度、弹性及抗酸性能。同时硅也是一种较好的脱氧剂，比锰的脱氧能力还强，与氧形成二氧化硅。但会提高熔渣的黏度，促使非金属夹杂物形成，且过多的硅会降低塑性和韧性，还会增加焊接熔化金属的飞溅。因此，焊丝中的硅含量不是越多越好。焊接技术在近年来发展很快，铝及铝合金焊接结构已广泛应用于各个领域，如各种化工容器、磁悬浮列车、飞机、火箭等［5］。

　　1实验过程

　　将由某焊接公司提供的ER1100及ER4043铝合金焊丝，各做四个拉伸试样，采用万能拉伸试验机分别拉伸试样，根据拉伸结果分析其力学性能。对ER1100及ER4043铝合金焊丝进行取样、镶嵌试样、磨制、抛光、腐蚀，在金相显微镜下，进行试样拉断前后的金相组织观察及分析［7］。

　　2实验结果与讨论
       2.1合金成分

　　ER1100及ER4043铝合金焊丝其合金成分数据如表1。

　　由表1数据分析可知，ER4043为铝合金焊丝，ER1100为纯铝焊丝。

　　2.2力学性能

　　由表2、表3数据分析可知，ER1100和ER4043铝合金焊丝材料中，ER4043铝合金焊丝的抗拉强度明显高于ER1100铝合金焊丝。

　　由表4、图1、图2分析可知，ER1100和ER4043铝合金焊丝材料中，ER4043铝合金焊丝的最大变形量明显要比ER1100铝合金焊丝材料的最大变形量大。表明ER4043铝合金焊丝的塑性比ER1100铝合金焊丝的塑性好，即ER4043铝合金焊丝有良好的塑性。综上所述，ER4043铝合金焊丝的力学性能明显要比ER1100铝合金焊丝材料的力学性能强。

　　3显微组织

　　由图3、图4对比分析，拉伸前后都未进行腐蚀的ER1100试样，拉断后的晶粒比拉断前的晶粒细小；由图5、图6对比分析，拉伸前后都未腐蚀的ER4043试样，拉断后的晶粒比拉断前的晶粒细小；所以冷变形加工对ER1100及ER4043焊丝材料起到细化晶粒的作用。由图3、图5对比分析，拉伸前都未进行腐蚀的ER1100和ER4043试样，ER4043的晶粒比ER1100的晶粒细小；由图4、图6对比分析，拉伸后都未进行腐蚀的ER1100和ER4043试样，ER4043的晶粒比ER1100的晶粒细小；所以硅元素的加入使得ER4043铝合金焊丝材料的组织性能发生了很大的变化，主要表现为焊丝材料的晶粒细小化。由图7、图8对比分析，拉伸前后都进行了腐蚀的ER1100试样，拉伸后的晶粒细小；由图9、图10对比分析，拉伸前后都进行了腐蚀的ER4043试样，拉伸后的晶粒细小，所以腐蚀后的晶粒细小化。由图7、图9对比分析，拉伸前都未进行腐蚀的ER1100和ER4043试样，ER4043的晶粒比ER1100的晶粒细小；由图8、图10对比分析，拉伸后都进行腐蚀的ER1100和ER4043试样，ER4043的晶粒比ER1100的晶粒细小；所以硅元素的加入使得ER4043铝合金焊丝材料的晶粒细小化，焊丝材料的抗腐蚀性增强。

　　4结论

　　通过本试验可知，ER4043焊丝的强度和塑性变形量都大于ER1100焊丝的强度和塑性变形量，得出冷变形加工工艺对该焊丝材料的力学性能具有强化作用；同一焊丝拉伸前后都未进行腐蚀，拉伸后的晶粒比拉伸前细小，说明冷变形加工对铝合金焊丝材料能起到细化晶粒的作用；拉伸前都未腐蚀的不同焊丝，ER4043的晶粒比ER1100的晶粒细小，说明微量元素硅的加入使焊丝材料的晶粒细小化；硅元素能使铝合金焊丝材料的抗腐蚀性增强。

　　参考文献

　　［1］冷欣伟，汤浩，廖春发，等.熔盐电解制备Al-Cu-Y合金电解质体系黏度的研究［J］.有色金属科学与工程，2019，10（5）：8-11.

　　［2］左玉婷，孙泽明，王峰，等.T6处理后Al-Zn-Mg-Cu合金电子束焊接接头组织与织构的演变［J］.分析测试学报，2012，31（9）：1132-1136.

　　［3］宋成.薄板铝合金VPPA平焊工艺［D］.呼和浩特：内蒙古工业大学，2009.

　　［4］王博.合金元素、冶炼工艺对铝硅焊丝氢含量及焊缝性能的影响［D］.南京：南京航空航天大学，2019.

　　［5］黄敏，刘铭，张坤，等.铝及铝合金焊丝的研究与发展现状料的抗腐蚀性增强。

　　［6］李龙飞.自行车车架铝合金材料及其加工工艺研究［D］.北京：北京交通大学，2015.

　　［7］魏丽艳.调质处理对Cr8MoWV3Si钢组织及性能的影响［J］.黑龙江科学，2023，14（16）：36-38.