航空轻合金薄板激光焊接头的断裂韧性研究

【摘要】：本文主要研究钛合金、铝合金激光焊接接头断裂韧性。对1420 铝锂合金,试验按照美国材料试验学会ASTM B 871-01《铝合金产品撕裂试验标准》进行;对BT20 钛合金,试验按照美国材料试验学会ASTM E1820-01《断裂韧性测量标准试验方法》及英国标准草案BS7448-1997 进行。同时参照美国材料试验学会ASTM E1152《确定J-R 曲线的试验方法》对试验结果进行分析。研究了铝锂合金及钛合金激光焊接接头的硬度分布及显微组织。 1420 铝锂合金撕裂试验表明,所有试样的启裂能均高于裂纹扩展能。不论启裂能还是裂纹扩展能,基材均高于焊缝及热影响区,基材L-T 方向高于T-L 方向。断口观察发现,基材的断口表面,特别是T-L 方向存在长而深的撕裂凹槽,焊缝及热影响区试样表面主要是沿晶或沿亚晶的脆性断口。由基材的高韧性到焊缝与热影响区的低韧性,是由于发生了断裂模式的转变,发生了由延性断裂向沿晶脆性断裂的转变。 BT20 钛合金断裂试验表明,CT 试样均在裂纹延性启裂并缓慢扩展后,发生脆性失稳断裂。母材的断裂韧性明显高于焊接接头,轧制方向对母材断裂韧性的影响不明显。焊接热影响区的断裂韧性介于母材和焊缝金属之间。本研究采用的焊后热处理没有改善焊接接头的断裂韧性,还有进一步恶化的趋势。添加活性剂对焊缝金属的断裂韧性没有明显作用。