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2195铝锂合金焊接工艺及其接头组织性能研究

束彪  
【摘要】: 铝锂合金由于具有较高的比强度、比刚度以及良好的低温性能广泛应用于航空航天领域。但铝锂合金熔化焊时存在接头强度系数低,软化现象严重等问题,这影响了铝锂合金焊接结构件的使用性能。目前关于2195铝锂合金焊接工艺的研究较少,有待于进一步深入研究。本文通过对传统焊接工艺的改进以及新型焊接工艺的应用,研究了不同焊接工艺对2195铝锂合金接头组织及性能的影响。 对5mm厚2195铝锂合金进行了单、双脉冲MIG焊试验研究,结果表明,双脉冲MIG焊峰值电流周期性变化引起熔池液体的振动,提高了熔池金属的搅拌效应,降低了焊缝金属的气孔率,有效细化了焊缝组织,提高了焊接接头的力学性能,接头强度由单脉冲的165.78 MPa提高到308.54 MPa。 对常规MIG焊施加纵向磁场,利用电磁力的作用对熔池金属进行搅动,改变了熔池金属的结晶条件使晶粒发生细化,共晶相弥散分布,提高了焊缝金属的抗拉强度和延伸率。焊后经510℃×1h固溶+150℃×11h时效热处理,焊接接头的性能得到进一步提高。 对2195铝锂合金进行了搅拌摩擦焊接,结果表明,铝锂合金经FSW后,焊接接头由三个明显不同的区域组成:即,焊核区、热机影响区、热影响区。当焊速不变,搅拌头转速ω在700rpm~1300 rpm之间变化时,接头拉伸强度随转速ω增大而降低;当搅拌头转速不变,焊速υ在60mm·min~(-1)~140mm·min~(-1)之间变化时,接头抗拉强度随焊速υ增大而提高。当ν=140 mm·min~(-1),ω=1000 rpm时,焊接接头强度系数达到73%。搅拌摩擦焊接后焊接接头发生了较大程度的软化现象,硬度最低点位于后退侧热力影响区附近。


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