2219铝合金VPPA焊缝断裂韧性研究

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1、制造技术研究航天制造技术2219铝合金VPPA焊缝断裂韧性研究田志杰李蕊杨君郝志斌樊辉伟项阳（首都航天机械公司，北京100076）摘要：针对2219铝合金低匹配VPPA焊缝力学性能降低的问题，以裂纹尖端张开位移（CTOD）为表征参量，开展焊缝断裂韧度试验。结果表明，2219铝合金VPPA焊缝断裂属于弹塑性断裂，常温试验条件下，2219VPPA焊缝的CTOD值为0.089～0.164mm，δ0.2BL值为0.084mm，焊缝金属表现了良好的断裂韧性；母材断口为脆性断裂，VPPA焊缝断口为塑性断裂，韧窝中强化相质点为Al2Cu。关键词：2219；VPPA；CTOD；断裂韧性F

2、ractureToughnessResearchof2219AluminiumAlloyVPPAWeldTianZhijieLiRuiYangJunHaoZhibinFanHhuiweiXiangYang(CapitalAerospaceMachineryCompany,Beijing100076)Abstract：Accordingtotheproblemofthemechanicalpropertiesdecreasingforundermatched2219AlVPPAjoints,thefracturetoughnesstestofjointswascarried

3、outwiththecracktipopeningdisplacement(CTOD)ascharacteristicparameters.Theresultsshowedthat,forthe2219AlVPPAjoints,thefailurepatternwastheelastic-plasticfractureandtheCTODvaluewas0.089～0.164mmundertestconditionsatroomtemperature.Theweldmetalexhibitedexcellentfracturetoughnesswiththeδ0.2BLv

4、alueof0.084mm.Thefracturesurfaceofparentmaterialwasbrittlefracture,whiletheplasticfracturewasfoundinthefracturesurfaceofVPPAjointswiththestrengtheningphaseparticlesAl2Cuindimples.Keywords：2219；VPPA；CTOD；fracturetoughness1引言VPPA）、激光焊工艺焊接2219铝合金时，热输入集中，焊接热循环对焊缝及其两侧的热影响区组织、性2219-T87铝合金是航空航天业

5、新一代应用材料，能均产生影响，温差引起相的偏析，热影响区的强度、属于Al-Cu-Mn系高强铝合金，强化类型为析出强化，塑性都会产生变化[3，4]。θ相（Al[1]2Cu）和T相（CuMn2Al12）是主要的强化相，断裂是构件最危险的失效形式之一，易造成安全具有优良的高、低温力学性能及良好的抗应力腐蚀性事故及经济损失。传统力学强度理论是根据材料的屈能力。母材在合适温度下固溶处理时，其晶粒细化，服强度判定，该理论下规定只要满足一定安全系数，晶界及晶内均有第二相存在，第二相质点分布均匀，结构强度达到一定水平就能保证结构安全运行而不发母材主要相组成物为α固溶体、θ相和T相。但是当

6、热生脆断。但实际情况并非如此，这是因为传统强度理处理温度超过一定值或者经历焊接热输入过程时，热论将材料作为一个均匀连续体，而焊缝中总是难免产循环的作用使得组织产生明显的析出相，晶界粗化，生气孔、夹渣等缺陷，因而在结构设计时仅仅考虑传导致合金组织过烧，材料性能下降[2]。统强度理论是不够的，必须对焊接接头进行断裂韧度采用变极性等离子（VariablePolarityPlasmaArc，研究，为结构设计及安全运行提供重要的支持[5～8]。试作者简介：田志杰（1975-），高级工程师，材料加工工程专业；研究方向：运载火箭贮箱制造及焊接技术。收稿日期：2016-07-1321制造

7、技术研究2016年8月第4期验对8mm厚2219-T87铝合金板的变极性等离子2.1试验材料（VPPA）焊缝的断裂韧性进行研究。试板材料为2219铝合金，厚8mm，热处理状态为T87，其化学元素组成如表1所示。焊丝牌号为2325，2试验条件表面状态为光亮焊丝，免化学清洗，免烘干加热，直径Φ1.6mm。保护气、离子气采用纯度99.999%的氩。表12219-T87母材化学成分分析材料CuMnZrMgZnNiVFeSiTi22195.8～6.80.2～0.40.1～0.250.020.10-0.05～0.150.30.20.02～