本文關(guān)鍵詞：Al-Cu-Li合金電子束焊接工藝及接頭組織與性能

  更多相關(guān)文章： Al-Cu-Li合金 電子束焊 顯微組織 力學(xué)性能 焊后熱處理 耐蝕性

【摘要】：近年來,隨著航空航天工業(yè)的飛速發(fā)展,鋁鋰合金作為高性能結(jié)構(gòu)材料正逐步取代傳統(tǒng)的高強鋁合金。目前工程上應(yīng)用的鋁鋰合金主要為第3代鋁鋰合金,與第2代鋁鋰合金相比,第3代新型Al-Cu-Li系合金具有更加優(yōu)異的性能特點,如合金的強度和韌性平衡良好、耐損傷性能優(yōu)良、各向異性小、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕、成型加工性好等。但是,由于Li元素所具有的特性,采用傳統(tǒng)的熔化焊方法焊接易出現(xiàn)焊縫氣孔、熱裂紋等缺陷,難以獲得高質(zhì)量的焊接接頭。相比較而言,真空電子束焊具有能量密度集中、熱影響區(qū)窄、焊接變形小以及保護(hù)氣氛好等優(yōu)點,用于Al-Cu-Li系合金焊接具有較大優(yōu)勢。基于此,本文對厚度為2.5mm的新型Al-Cu-Li合金板材的電子束焊接工藝進(jìn)行研究,重點分析電子束流對焊縫成形、接頭組織與性能的影響。為了進(jìn)一步改善接頭的組織和性能,焊后對接頭進(jìn)行固溶+時效熱處理。此外,還對接頭的耐蝕性能進(jìn)行了綜合評價。金相組織觀察表明,焊態(tài)下接頭從熔合線到焊縫中心的組織依次為等軸細(xì)晶層、柱狀晶及等軸樹枝晶。在熔合線附近形成的細(xì)晶層主要與合金中含有的Zr和Li元素有關(guān),細(xì)晶層的存在抑制了熔池邊緣的聯(lián)生結(jié)晶過程。在焊縫中心樹枝晶的晶界處分布著大量的共晶組織,EDS能譜分析以及焊縫XRD測試表明,晶界共晶組織的組成主要為α+θ′(Al2Cu)。對焊縫金屬進(jìn)行TEM觀察,發(fā)現(xiàn)焊態(tài)下焊縫中的強化相數(shù)量較少,在晶界處還形成了晶界無析出物區(qū)。力學(xué)性能測試結(jié)果表明,焊態(tài)下由于Al-Cu-Li合金電子束焊接頭熱影響區(qū)的過時效軟化以及焊縫金屬的欠時效,使得熱影響區(qū)和焊縫金屬的顯微硬度均低于母材,接頭的抗拉強度與母材相比,有一定程度的下降。隨著焊接熱輸入的增加,接頭的抗拉強度降低。拉伸斷口掃描觀察顯示,室溫下接頭拉伸斷口呈典型的微孔聚集型斷裂。對接頭進(jìn)行固溶+時效焊后熱處理,接頭焊縫區(qū)域的組織發(fā)生了顯著變化,熔合線附近的等軸細(xì)晶帶消失,焊縫中心區(qū)的組織由樹枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶,焊態(tài)下晶界偏析現(xiàn)象得以消除。對熱處理后的焊縫進(jìn)行TEM觀察,發(fā)現(xiàn)焊縫中析出了大量的球狀δ′(Al3Li)相以及細(xì)針狀T1(Al2Cu Li)相,有效改善了焊態(tài)下焊縫的欠時效現(xiàn)象。熱處理后接頭的強度和顯微硬度都有明顯提高,接頭的抗拉強度由焊態(tài)下的348 MPa提高到熱處理后的423.1MPa,拉伸斷口表面均勻分布大量的韌窩。分別采用浸泡法和電化學(xué)腐蝕方法評價Al-Cu-Li合金焊接接頭的耐蝕性能。當(dāng)接頭在晶間腐蝕溶液(IGC)中浸泡24h后,母材表面存在較深的蝕孔,焊縫區(qū)主要發(fā)生局部網(wǎng)絡(luò)狀的晶間腐蝕,熱影響區(qū)沿軋制方向上存在局部晶間腐蝕。接頭在剝蝕溶液(EXCO)中浸泡,隨著腐蝕時間的延長,腐蝕逐漸加重。母材區(qū)最先呈現(xiàn)出剝落腐蝕形貌,其次為熱影響區(qū)。焊縫金屬區(qū)在EXCO溶液中浸泡96h后,未觀察到有明顯的剝蝕現(xiàn)象。電化學(xué)腐蝕試驗測試結(jié)果表明,焊接接頭的耐蝕性能好于Al-Cu-Li合金母材。
【關(guān)鍵詞】：Al-Cu-Li合金 電子束焊 顯微組織 力學(xué)性能 焊后熱處理 耐蝕性
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.14
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 鋁鋰合金簡介12-18
• 1.1.1 鋁鋰合金的發(fā)展歷程12-13
• 1.1.2 第3代鋁鋰合金的化學(xué)成分及微觀組織13-17
• 1.1.3 鋁鋰合金在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用17-18
• 1.2 鋁鋰合金的焊接性分析18-19
• 1.3 鋁鋰合金的常用焊接方法19-22
• 1.4 鋁鋰合金的國內(nèi)外焊接研究現(xiàn)狀22-24
• 1.5 本課題研究的目的、意義及主要研究內(nèi)容24-26
• 1.5.1 本課題研究的目的及意義24
• 1.5.2 本課題的主要研究內(nèi)容24-26
• 第二章 試驗材料和方法26-33
• 2.1 試驗材料及工藝試驗26-29
• 2.1.1 試驗材料26
• 2.1.2 真空電子束焊接(EBW)試驗26-29
• 2.1.3 焊后熱處理實驗29
• 2.2 性能檢測分析29-32
• 2.2.1 接頭微觀組織結(jié)構(gòu)分析29-30
• 2.2.2 接頭力學(xué)性能測試30
• 2.2.3 接頭焊縫耐蝕性能評價30-32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 第三章 Al-Cu-Li合金電子束焊接頭組織與性能分析測試33-48
• 3.1 Al-Cu-Li合金接頭顯微組織觀察與分析33-39
• 3.1.1 Al-Cu-Li合金母材組織33
• 3.1.2 Al-Cu-Li合金接頭過渡區(qū)組織33-36
• 3.1.3 Al-Cu-Li合金接頭焊縫組織36-38
• 3.1.4 Al-Cu-Li合金電子束焊接頭中的缺陷38-39
• 3.2 接頭焊縫SEM觀察及熔合區(qū)EDS分析39-42
• 3.2.1 焊縫金屬SEM觀察與能譜分析39-41
• 3.2.2 接頭熔合區(qū)合金元素分布線掃描分析41-42
• 3.3 焊縫TEM觀察與分析42-43
• 3.4 Al-Cu-Li合金接頭力學(xué)性能測試與斷口分析43-47
• 3.4.1 接頭區(qū)域顯微硬度測試及結(jié)果分析43-44
• 3.4.2 接頭拉伸強度測試及斷口掃描分析44-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 焊后熱處理對接頭組織與性能的影響48-58
• 4.1 熱處理對Al-Cu-Li合金電子束焊接頭顯微組織的影響48-55
• 4.1.1 熱處理對Al-Cu-Li合金母材組織的影響48-49
• 4.1.2 熱處理對Al-Cu-Li合金接頭過渡區(qū)組織的影響49
• 4.1.3 熱處理對Al-Cu-Li合金接頭焊縫組織的影響49-53
• 4.1.4 熱處理后Al-Cu-Li合金接頭焊縫TEM觀察與分析53-55
• 4.2 熱處理對Al-Cu-Li合金電子束焊接頭力學(xué)性能的影響55-57
• 4.2.1 熱處理對Al-Cu-Li合金接頭區(qū)域顯微硬度分布的影響55-56
• 4.2.2 熱處理對Al-Cu-Li合金接頭拉伸性能的影響56-57
• 4.2.3 熱處理對Al-Cu-Li合金接頭拉伸斷口形貌的影響57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第五章 Al-Cu-Li合金電子束焊接頭耐蝕性能評價58-68
• 5.1 Al-Li合金的常見腐蝕類型58-61
• 5.1.1 點蝕及晶間腐蝕58-60
• 5.1.2 剝落腐蝕60-61
• 5.1.3 應(yīng)力腐蝕61
• 5.2 接頭耐腐蝕性能分析61-66
• 5.2.1 晶間腐蝕62-63
• 5.2.2 剝落腐蝕63-65
• 5.2.3 電化學(xué)腐蝕65-66
• 5.3 本章小結(jié)66-68
• 第六章 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-76
• 致謝76-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表（錄用）論文情況77

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：652180