2219铝合金TIG焊接头断裂性能研究

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1、设计·工艺2017年8月第4期2219铝合金TIG焊接头断裂性能研究11221颜旭马核熊林玉田志杰张彦华（1.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191；2.首都航天机械公司，北京100076）摘要：研究了2219铝合金TIG焊接头各区域的断裂性能。结果表明：由于接头组织分布不均匀，2219铝合金TIG焊接头母材区、焊缝区和热影响区的断裂强度依次递减；断裂韧性则以焊缝为最高，热影响区次之，母材最低；断裂韧性的分散性以母材为最小，焊缝次之，热影响区最大。关键词：2219铝合金；TIG焊；断裂韧性；CTODFracturePropertyof2219A

2、luminumAlloyJointbyTIGWelding11221YanXuMaHeXiongLinyuTianZhijieZhangYanhua(1.SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation,BeihangUniversity,Beijing100191;2.CapitalAerospaceMachineryCompany,Beijing100076)Abstract：Inthispaper,thefracturepropertyforTIGweldedjointsof2219aluminumalloyisstu

3、died.Theresultsindicatedthattheinhomogeneityofthemicrostructureofthejointsleadthefracturestrengthoftheweldedjointsdescendingorderlyfromthebasemetal(BM),theweldzone(WZ),totheheat-affectedzone(HAZ).ThefracturetoughnessoftheweldedjointsdescendsorderlyfromtheWZ,theHAZ,totheBM.Andthedisp

4、ersionoffracturetoughnessdescendsorderlyfromtheHAZ,theWZ,totheBM.Keywords：2219aluminumalloy；TIGwelding；fracturetoughness；CTOD[4，5]1引言效具有重要的影响。为了评定铝合金材料制造的燃料贮箱壳体由于焊2219铝合金属于Al-Cu-Mn系，是美国铝业公司接过程中造成的接头不均匀性对接头抗断裂性能的影（Alcoa）为航空航天工业研发的一种高强、耐热铝合响，需要采用断裂力学试验方法研究接头各区域的断金。与同系的2014铝合金相比在低温和高温力

5、学性裂韧性，以此指导贮箱的选材与焊接工艺，保证贮箱能、断裂韧性、焊接性能以及抗应力腐蚀性能等方面结构的韧性储备。本研究重点研究了2219铝合金TIG具有明显的优势，因此在运载火箭贮箱上得到了广泛焊接接头的抗断裂性能，研究结果对于运载火箭贮箱[1，2]的应用。受贮箱体积和焊接条件的影响，运载火焊接结构的断裂控制具有参考价值。箭贮箱环焊缝以及角焊缝的连接多采用传统TIG焊焊[3]接工艺。焊接过程中焊接区材料经历了不同的焊接2焊件制备及组织和硬度分析热循环，接头会形成焊缝和热影响区等不同区域，因此焊接接头为非均匀质体，各个区域的性能也存在很2.1焊件制备大的差异，接

6、头各区域性能的差异对接头的断裂与失试验采用8mm厚的2219铝合金试板，其化学成基金项目：国防基础科研资助项目（JCKY2014203A001）、民用航天预研资助项目（科工一司[2014]618号）。作者简介：颜旭（1992），硕士，机械工程专业；研究方向：焊接结构完整性与断裂控制。收稿日期：2017-07-1716设计·工艺航天制造技术[6]分如表1所示。焊接工艺参数为：直流打底，直流电交流盖面，交流电流310～320A，电压21～22V，焊流260～270A，电压17～18V，焊接速度为250mm/min；接速度为130mm/min。焊后热处理状态为C10

7、S。表12219铝合金化学成份wt%牌号MnSiZrFeMgZnTiVCuAl22190.2～0.40.20.1～0.250.30.2～0.40.10.02～0.10.05～0.155.8～6.8其他2.2接头微观组织GB/T2654—2008《焊接接头硬度试验方法》规定，沿焊件制备后，沿垂直于焊接方向切取接头横截面焊缝中心位置从上至下测量一组硬度值，沿焊缝厚度试样，经研磨、抛光后，采用Keller’s试剂对接头腐蚀，方向测量三组硬度值，测量位置如图2所示。观察接头各区域分布及微观组织。TIG焊接头纵向剖面区域主要分为焊缝区、热影响区及母材区，微观组织如图1所

8、示。母材区域晶粒组织为板条状，分布均匀