焊接方法对2219铝合金焊接接头力学性能的影响.pdf

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1、第33卷第1期航空材料学报Vo1．33，No．12013年2月JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSFebruary2013焊接方法对2219铝合金焊接接头力学性能的影响张聃，陈文华，孙耀华，董丰波(1．上海航天设备制造总厂，上海200245；2．南京航空航天大学，南京211106)摘要：通过室温拉伸和显微硬度，比较2219铝合金电子束焊接(EBW)、搅拌摩擦焊(FSW)和钨极氩弧焊(TIG)所获接头的力学性能，利用扫描电镜、光学显微镜等手段，比较三种接头力学性能差异，并探讨产生差异的原因。结果表明：EBW所获接头的室温抗拉强度达到母材的79％左右，焊

2、缝处的显微硬度达到97HV；FSW所获接头的室温拉伸强度达到母材的74％左右，焊缝处的显微硬度达到97．6HV；TIG所获接头抗拉强度只有母材的53％，焊缝处的显微硬度为72HV。EBW和FSW所获接头的力学性能明显优于钨极氩弧焊接接头，运用扫描电镜和光学显微镜等手段，研究发现EBW和FSW所获接头焊缝区细小的等轴晶组织、cu元素在焊缝中的分布均匀、高质量焊缝成形是接头具有良好性能的主要原因。关键词：2219铝合金；微观组织；Cu元素；EBW；FSW；TIGdoi：10．3969／j．issn．1005—5053．2013．1．008中图分类号：TG146．21；TG453

3、．9文献标识码：A文章编号：1005—5053(2013)01-0045-052219铝合金由于在一250～250oC的温度范围化学成分(质量分数／％)为：Cu6．48，Mn0．32，内，具有良好的焊接性、断裂韧性以及优良的力学性Fe0．23，Ti0．06，V0．08，Zn0．04，Si0．49，Zr0．2，能，在航空航天领域的运用越来越广泛，尤其在燃料Al余量。EBW和TIG的焊接方向均垂直于轧制方贮箱领域中被广泛使用¨’。2219铝合金的主要强向，所选用的焊接参数见表1，FSW焊接参数见化元素包括铜、锰、锆、钛，这些元素使其产生了时效表2。强化]。国内外对2219铝合金

4、的焊接主要有钨极按照GB2651—2o08《焊接接头拉伸实验方氩弧焊、电子束焊、变极性等离子弧焊、搅拌摩擦焊法》，将焊接接头切割成为标准试样，在SANS—等方法。CMT5105型电子万能试验机上进行拉伸实验，试验国外关于2219铝合金焊接的研究主要集中在条件为：加载载荷10kN、加载速率为2mm／min。采参数匹配及性能方面“，还有部分分析了不同焊用HXS．1000A型显微硬度计对焊接接头的各个区接方法获得接头性能的差异“⋯。国内关于2219域进行显微硬度测试，测试过程中采用的条件为：加铝合金不同焊接方法所获接头形成的差异及原因的载载荷50g，加载时间15s。研究较少，本文

5、分析了EBW、FSW和TIG三种焊接沿试样横截面截取试样，经1～5号金相砂纸研方法获得接头的组织和性能，对比三者性能，分析三磨、氧化铝抛光后，使用混合酸(1％HF+1．5％HC1者性能差异及产生差异的原因，进而希望推动2219+2．5％HNO+95％H：O)溶液腐蚀，在光学显微镜铝合金的工程应用。下观察焊接接头的微光组织。利用扫描电镜，观察拉伸断口及焊接接头横截面，研究断口及表面的形1试验材料与方法貌。试验所用板材为2219高强铝合金，板材厚度为2实验结果与分析6mm，热处理状态为T6态，即固溶十人工时效。其2．1力学性能分析收稿日期：2011-07．21；修订日期：201

6、2-07-20焊接接头的室温拉伸性能测试结果见表3，其作者简介：张聃(1986一)，男，硕士，从事焊接工艺及特种焊中每个结果为多次测量后的平均值。通过表3中的接方面研究，(E-mail)zhd122@yahoo．com．cn拉伸实验数据，可以看出EBW接头的室温抗拉强通讯作者：陈文华，男，副教授，(E-mail)zhd122@yahoo．com．度达到了母材的79％左右，FSW接头的室温抗拉强第1期焊接方法对2219铝合金焊接接头力学性能的影响49[8]BIJUSNAIR，RAKESHS，PHANIKUMARG，eta1．MaterialsCharacterization，

7、2005：345—354．FracturetoughnessofelectronbeamweldedAA2219alloy[10]MALARVIZHIS，BALASUBRAMANIANV．Fatigue[J]．MaterialsandDesign2010，31：4943—4950．crackgrowthresistanceofgastungstenarc，electron[9]KOTESWARARAOSR，MadhusudhanReddyG，Srinivasabeamandfrictionstirweldedjoi