分析铝锂合金的真空电子束焊接工艺 .pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.com铝锂合金的真空电子束焊接工艺南京航空航天大学材料科学与技术学8(210016)俞旷王少刚陈忱摘要采用真空电子束焊工艺对1420铝锂合金进行了焊接，并对获得的接头进行抗拉强度、显微硬度等力学性能测试，并对接头的金相组织、拉伸断口进行了观察分析。结果表明，在电子束流为7mA、采用圆形扫描方式、焊接速度为1000mm／min的工艺条件下，获得的接头具有最佳的力学性能。接头微观分析显示，焊缝中心区组织主要为等轴状树枝晶，并在晶界和枝晶界分布着短棒状的共晶组织；进一步的接头焊缝XRD分析证实，

2、焊缝金属基体为Ot—Al相，并含有二元共晶组织+占(n)，以及其它一些强化相如6(AJ，K)，(A1：Mgta)等。拉伸断口扫描观察表明，接头断口表面分布有大量细小的韧窝，呈明显韧性断裂特征。关键词：铝锂合金电子束焊接力学性能微观分析中图分类号：TG456工艺进行研究，通过优化焊接工艺，以期获得组织分布0前言合理和力学性能优良的接头，为铝锂合金实际结构的铝锂合金由于具有低密度、高比强度和比刚度以电子束焊接生产提供理论指导与技术支持。及良好的耐腐蚀性等特点，用其取代常规铝合金，可使1试验材料及方法构件质量减轻10％一15

3、％，刚度提高15％～20％，因此，被认为是21世纪航天航空工业最理想的轻质高强试验母材为1420铝锂合金板材，将其加工成尺寸度结构材料⋯。如前苏联开发出的Al—Mg—Li系为80mm×50mm×2mm，其化学成分见表1。焊前采1420铝锂合金属于铝锂合金中的一种，已应用于米格用化学方法清理试样表面的氧化膜。首先用丙酮去除29、苏27及苏35等战斗机的机身、油箱、座舱和一些中表面油污，接着用浓度为8％的NaOH溶液进行碱洗约远程导弹的弹头壳体上。由于在实际应用中，铝锂合3min，之后再用浓度为15％的HNO溶液进行酸洗约

4、金大多作为焊接结构使用，采用普通的熔化焊方法焊2min，以彻底去除试样表面的氧化膜，取出用清水冲接时，存在热输入相对较大，易导致接头焊缝晶粒粗净，吹干，待焊。大、焊缝气孔率高、焊接变形较严重等许多技术问题，严重影响焊接接头的质量。目前，国内外有许多技术人员对铝锂合金焊接工艺及焊接性进行了研究，并取得了一定进展，涉及的焊接方法主要有激光焊J、扩散焊J、搅拌摩擦焊和钨极氩弧焊等，但是对其电子束焊的研究还相对较少。已有的实践表明，采用真采用LARA52型真空电子束焊机进行接头试样的空电子束焊接铝锂合金，具有焊接热输入及热影响

5、区焊接，焊接接头的形式采取沿试样长度方向熔透对接小、焊接变形小和晶粒细小等特点，易于获得高质量的焊，工作室的真空度为5×10～Pa，加速电压为60kV，焊接接头。基于此，文中对1420铝锂合金的电子束焊采用表面聚焦方式，其余焊接工艺参数见表2。表2电子束焊工艺参数焊完后，采用CMT一5105型电子万能拉伸试验机收稿日期：2011—05—20进行接头拉伸试验；采用HXS一1000A型显微硬度计282011年第10期学兔兔www.xuetutu.com测定接头区域的显微硬度；采用MM6型光学显微镜观力学性能。计算接头的强度

6、系数，采用圆形扫描方式焊察接头焊缝区域的金相组织，腐蚀剂为Keller试剂；在接获得接头的抗拉强度可达母材自身强度的80．95％，Quanta200型扫描电镜上观察接头拉伸断口形貌；采用明显高于普通的熔化焊接头，获得接头的力学性能较D8ADVANCE型x射线衍射仪测定接头焊缝的相结构高。组成。2．1．2接头显微硬度对以上三种不同工艺条件下获得的接头进行显微2试验结果及分析硬度测试，测试方法为沿“焊缝金属一热影响区一母2．1接头力学性能材”依次进行测量，在焊缝金属及热影响区测量点之间2．1．1拉伸试验的间距约为0．1mm

7、，在母材部位测量点之间的间距约按照国家标准GB／T2651-2008((焊接接头拉伸试为0．5mm，测试条件为：加载载荷0．49N，持续时间15验方法》将接头试样加工成标准的拉伸试样，然后进行S。测得接头试样的显微硬度分布曲线，如图I所示，图拉伸试验。母材及接头的拉伸试验结果见表3，表中数中的虚线为熔合线。从图中可以看出，焊缝金属的硬据为3次试验测定的平均值。从表中数据可以看出，度值较低，随着距焊缝中心距离的增加，硬度值有一定与母材自身的强度相比，接头的抗拉强度均有所降低，的回升，热影响区的硬度高于焊缝金属但比母材的硬

8、表明电子束焊后接头焊接区出现了不同程度的软化现度低，出现了一定的软化现象。在熔合线附近硬度值象，这与焊缝金属的欠时效和热影响区的过时效有关。出现陡升的趋势，这与铝锂合金在熔合线附近形成了另外，由于Mg的沸点较低，在1420铝锂合金电子束焊等轴细晶区EGZ(EquiaxedGrainsZone)有关。等轴细高温熔池中，将有一部分Mg