5a90铝锂合金焊接接头组织及性能研究

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1、学校代码：10406分类号：TG456.3学号：120080503019南昌航空大学硕士学位论文（硕士研究生）5A90铝锂合金焊接接头组织及性能研究硕士研究生：樊琦导师：陈益平申请学位级别：硕士学科、专业：材料加工工程所在单位：航空制造工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学InvestigationonMicrostructureandMechanicalpropertiesofweldedjointsofAluminum-lithiumAlloy(5A90)ADissertationSubmittedforthe

2、DegreeofMasterOnMaterialsProcessingEngineeringbyQiFanUndertheSupervisionofProf.YipingChenSchoolofAeronauticalManufacturingEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJun,2015II摘要5A90铝锂合金是国产最轻的商业铝合金，具有高比强度、高比刚度和焊接性能好等特点，被誉为“国产1420铝锂合金”，无论在民用还是军工领域都有十分广阔的应用前景，但目前对

3、其焊接工艺的研究工作不多。因此本文分别采用TIG焊和点焊方法，针对2mm厚的5A90铝锂合金进行了焊接接头组织及性能研究，并对几种常见焊接缺陷进行了分析。研究结果表明：通过正交试验找到了铝锂合金点焊的合适的工艺参数范围，当焊接电流45.5kA，焊接时间为4cyc，电极压力为8.55kN，拉剪力最大值可达7.7kN。工艺参数对拉剪力的影响皆呈先增大后减少的趋势。通过光学显微镜分析，点焊接头由熔核区、热影响区（HAZ）和母材构成，熔核区主要由胞状树枝晶和等轴晶，而等轴晶区由等轴树枝晶组织、共晶组织和等轴非枝晶组织组成。母材区、热影响区和熔

4、核区的显微硬度依次减小。接头有两种断裂模式：纽扣断裂和结合面断裂，熔核直径在9.56mm以下多为结合面断裂，断口皆为韧-脆性混合断裂。通过大量试验数据，结合SPSS对工艺参数与熔核直径进行了逐步回归分析，得到了2最优回归方程：Y=6.784+0.021X1X2+0.067X3－0.807X3。通过大量TIG焊实验，找到了合适的工艺参数范围，当焊接电流为85A、焊接速度为2mm/s、电弧长度为5mm时，焊缝成形平整美观，接头性能最佳：抗拉强度为207.3MPa，延伸率为10.3%。工艺参数对抗拉强度和延伸率的影响皆呈先增大后减少的趋势。

5、通过光学显微镜分析，接头组织由焊缝中心的等轴树枝晶组织、柱状枝晶组织和热影响区组成，由于Ti、Zr和活泼金属Li的作用，在铝锂合金接头熔合线附近产生了等轴细晶区（EQZ）。母材区、等轴细晶区、热影响区和焊缝的显微硬度依次减小。分析了TIG焊气孔的形成行为、原因及抑制措施，研究了TIG焊工艺参数对焊缝气孔率的影响和气孔率对接头力学性能的影响，发现气孔对接头断裂形式有很大影响。当气孔尺寸大且密集分布时，断口无收缩现象，以脆性断裂为主，当气孔尺寸小且分布均匀时，断口出现收缩现象，塑性断裂为主，两种断裂形式皆为韧-脆性混合断裂。关键词：铝锂合

6、金，点焊，TIG焊，接头组织，性能IAbstract5A90Al-Lialloyisthelightestdomesticcommercialaluminiumalloy,asitscharacteristicsofhighspecificstrength、highspecificstiffnessandwellweldingproperty,itiscalled“domestically-made1420Al-Lialloy”.Hence,5A90Al-Lialloyhaveapromissingfutureonmilitaryin

7、dustriesandcivilapplications.However,onlylimitedresearchon5A90Al-Lialloyweldingproeesshavebeenpublishedatpresent.5A90Al-Lialloyof2mmthickwereinvestigatedinRSWandTIGweldinginthispaper,someweldingdefectswerestudied.Theresultsshowthat:Byanalyzingtheorthogonalexperimentresu

8、ltsshowedthatwhenweldingcurrentwas45.5kA,weldingtimewas4cyclesandelectrodepressurewas8.55kN,theultimatetensile