本文關(guān)鍵詞：2198鋁鋰合金激光焊接工藝及接頭組織性能研究

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【摘要】：輕量化、高性能、高可靠性、低成本是飛機(jī)設(shè)計制造的永恒主題。選用輕質(zhì)高強的結(jié)構(gòu)材料,并配合先進(jìn)的加工技術(shù)是實現(xiàn)輕量化設(shè)計的主要途徑。輕質(zhì)高強的Al-Li合金具有較好的抗疲勞裂紋擴(kuò)展性、抗應(yīng)力腐蝕性等優(yōu)勢,在航空航天領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。2198 Al-Li合金屬于第3代新型Al-Cu-Li系合金,是我國自主研發(fā)大型客機(jī)的結(jié)構(gòu)材料之一;激光焊接技術(shù)具有熱源能量高度集中、熱輸入量小、焊接速度快、變形量小等優(yōu)勢,是一種先進(jìn)的材料連接技術(shù)。因此,采用激光焊接2198 Al-Li合金具有重要的研究意義與市場前景。本課題采用激光填絲焊接2198-T851 Al-Li合金薄板,研究焊接工藝參數(shù)對焊縫成形與熱裂紋的影響、焊接接頭的顯微組織與力學(xué)性能之間的關(guān)系、焊后熱處理對接頭顯微組織和力學(xué)性能的影響,取得以下研究成果:針對2198 Al-Li合金填充Al-Cu 2319焊絲,通過優(yōu)化焊接工藝參數(shù),可避免焊接熱裂紋并保證焊縫成形良好。經(jīng)過大量重復(fù)實驗優(yōu)化出焊接工藝參數(shù)為:激光功率3 kW,焊接速度3 m/min,送絲速度2 m/min。該參數(shù)下焊態(tài)的焊縫中心為等軸樹枝晶組織,焊縫邊緣為等軸細(xì)晶區(qū),其寬度為40-50μm,晶粒尺寸為5-10μm。焊縫區(qū)的晶粒內(nèi)分布著細(xì)小的球狀θ’(Al2Cu)相和少量針狀T1(Al2CuLi)相;焊態(tài)下接頭的力學(xué)性能:抗拉強度為272 MPa,焊縫區(qū)顯微硬度為72.9 HV0.1。焊態(tài)下接頭的拉伸斷口呈沿晶斷裂特征。經(jīng)過焊后熱處理,焊縫區(qū)的晶粒粗大,晶界粗化。晶粒內(nèi)析出了大量球狀θ’(Al2Cu)相和針狀T1(Al2CuLi)相,以及少量短棒狀δ’(Al3Li)相。晶界處分布著大量非連續(xù)的短棒狀析出相,且無沉淀析出帶明顯。拉伸斷裂發(fā)生在焊縫處,斷口處呈現(xiàn)出沿晶與穿晶的混合型斷裂特征。接頭的抗拉強度在熱處理后提高到393 MPa,焊縫區(qū)顯微硬度為130.1 HV0.1且硬度值的波動范圍小。由此可見,焊接接頭中析出的沉淀強化相明顯改善了焊接接頭的力學(xué)性能。
【關(guān)鍵詞】：2198鋁鋰合金 激光焊接工藝 焊后熱處理 顯微組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG456.7
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本文編號：970614