Al-Cu-Li合金电子束焊接接头的显微组织与力学性能.pdf

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1、AI-Cu-Li合金电子束焊接接头的显微组织与力学性能南京航空航天大学材料科学与技术学院(210016)贲海峰王少刚夏鸿博摘要对厚度为2．5mm的Al—cu—Li合金板进行真空电子束焊接，并对获得接头的微观组织及力学性能进行了系统研究。金相组织分析显示，接头从熔合线附近到焊缝中心的微观组织结构依次为等轴细晶粒区、柱状晶和等轴晶；力学性能测试结果表明，与母材本身相比，接头焊缝的显微硬度值有所降低，在焊态下焊接接头的强度系数约为0．7；接头拉伸断口扫描观察显示，断口表面分布着大量细小的韧窝，呈明显韧性断裂特征。关键词：AI—Cu—I

2、_i合金电子束焊接微观组织力学性能中图分类号：TG456．3等一系列优点，用于铝锂合金的焊接具有较大优势。0前言基于此，文中采用电子束焊接方法对Al-cu—Li合金进近年来，随着航空航天工业的快速发展，铝锂合金行焊接，并对获得接头的微观组织及力学性能进行系作为高性能金属材料正逐步取代传统的高强铝合金。统的测试分析，以期为铝锂合金在工业生产中应用提铝锂合金具有低密度、高弹性模量、高的比强度和比刚供技术指导。度，以及优良的低温性能、良好的耐腐蚀性以及具有超1试验材料与方法塑成型性能等优点，用其代替常规铝合金，可使结构质量减轻10％一

3、15％'冈0度提高15％～20％¨J。目前试验母材为厚度2．5mm的A1Cu．Li合金轧制板工程上应用的铝锂合金，绝大部分属于第三代铝锂合材，其化学成分见表1。将其加工成焊接试样尺寸为金，如应用于A380的地板梁、座椅导轨、辅助导轨、紧200mm×100mm×2．5mm。急舱地板等部位的2099一T851l和2196一T8511铝锂表1AI-Cu·I_i合金的化学成分(质量分数，％)合金，“发现”号航天飞机外储箱采用的2195铝锂合金。这主要是由于第三代铝锂合金对其化学成分进行了优化，降低了合金中的Li元素含量，增加了cu元素含

4、量，同时添加了少量的Mg，Mn，Zn，Sc，Ag等微合金化元素，使合金的综合性能得到很大提高。与第二代焊前采用机械和化学铣方法去除试板表面的氧化铝锂合金相比，第三代铝锂合金具有更加优异的性能膜。焊接工艺试验采用LARA52型真空电子束焊机，特点，如合金强度和韧性平衡良好、耐损伤性能优良、焊接时工作室的真空度为5×10～Pa，工作距离为200各向异性小、热稳定性好、耐腐蚀、加工成形性好等J。mm。采用对接接头型式，沿着试板长度方向进行电子此外，相对于复合材料，铝锂合金的价格低，大大推动束焊接。经过优化的电子束焊接工艺参数见表2。焊

5、了其在航空航天等领域中的应用。由于铝锂合金在工后拍摄接头试样的宏观外形照片如图1所示，从图中业生产中大多作为焊接结构使用，因此有关铝锂合金可以看出，焊缝表面成形良好，未发现有气孔、夹杂和的焊接工艺及焊接性研究引起了许多研究人员的关微裂纹等缺陷。注。依据文献报道及实际调研，目前有一些学者对该类合金的钨极氩弧焊H和搅拌摩擦焊等进行了研表2电子束焊接工艺参数究。与其它焊接方法相比，真空电子束焊接具有功率密度高、穿透力强、焊缝深宽比大(10：1—50：1)、热影响区窄、焊接变形小、焊接质量稳定和易实现自动控制收稿日期：2014—03—0

6、4682014年第8期俘搭生产应用。[1O]RaoKS，ReddyGM，RaoKP．Studiesonpartiallymelted[12]常艳君，董俊慧．铝合金电子束焊接气孔的分析[J]．焊zoneinaluminium·-copperalloywelds·-effectoftechniques接，2005(11)：43—45．andpriorthermaltemper[J]．MaterialsScienceandEngi—neeringA，2005，403(1—2)：69—76．田志凌，许良红，彭云，等．高强铝合金焊接接头无

7、析物作者简介：贲海峰，1989年出生，硕士研究生，主要从事铝锂区的形成机理[J]．金属学报，2008，44(1)：91—97．舍金的焊接工艺研究。[上接第55页]MIG焊接头组织与性能[J]．材料与冶金学报，2011，10[4]WangH，HeCS，ZhangHJ。eta1．Microstructureandme．(4)：292—295．chanicalpropertiesofAl-12．7Si-O．7Mgalloyweldedjoints[8]LiRunxia，XunShiwen，GaoYang，eta1．Effectofhe

8、atusinghomogeneousweldingwire[J]．AdvancedMaterialstreatmentonmicrostructureandmechanicalpropertiesofdi—Research，2013，712：647—650．re