2195铝锂合金焊接技术研究进展

文中阐述了2195铝锂合金在焊接过程中存在的接头软化、易产生气孔和裂纹三类问题，综述了2195铝锂合金在TIG焊、MIG焊、搅拌摩擦焊、激光焊及电子束焊中的研究现状，尤其是介绍了焊接工艺对焊接接头微观组织与力学性能的影响，并对2195铝锂合金焊接技术研究未来的发展趋势进行了展望。     

焊后热处理对铝锂合金激光焊接头微观组织的影响

采用Nd:YAG激光对3 mm厚5A90铝锂合金薄板进行激光焊接,焊后对接头进行了固溶-时效处理,对热处理前后接头微观组织和显微硬度的分布进行了对比研究。研究结果表明,焊态5A90铝锂合金激光焊焊缝组织晶粒形态为等轴枝晶,未观察到强化相;经过焊后处理后,接头不同区域组织均呈现明显的晶界,焊缝金属晶粒形态转变为等轴晶,焊缝组织均匀性得到改善,并且焊缝金属晶粒内部弥散析出较多的δ'强化相。焊态下5A90铝锂合金激光焊焊缝的显微硬度低于母材,焊后热处理使焊缝金属中δ'强化相析出从而使焊缝的硬度显著提高。     

铝锂合金激光填丝焊接接头组织性能研究

利用激光填丝焊接方法对5A90铝锂合金薄板焊接头的组织性能进行了研究。结果表明:激光填丝焊接头的主要组织特征为细晶层和焊缝区大范围等轴晶,与激光焊接头类似,而不同之处表现为激光填丝焊接头的显微组织相对细化,柱状晶区范围相对减小。激光填丝焊缝区硬度HV0.2(925.7MPa)略低于激光焊缝区硬度(956.5MPa),但前者硬度分布更加均匀。激光填丝焊接头的抗拉强度稍低于激光焊接头,分别达母材的79.22%和73.03%,但其断后延伸率却显著高于后者,分别达母材的38.65%和20.38%。综上所述,5A90铝锂合金激光填丝焊接头的组织性能略优于激光焊接头,若使激光填丝焊接头的综合力学性能达到使用要求,不仅需要焊后热处理强化,还需要与母材匹配性更好的焊丝。     

2195铝锂合金超声TIG焊的组织与性能分析

采用了普通TIG焊和超声复合TIG焊对2 mm厚度的2195铝锂合金进行了平板对接焊,并对两种焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究. 结果表明,由于超声的作用效果,超声TIG焊的焊缝具有更加致密的组织,熔合区附近的等轴细晶区区域较宽;拉伸性能测试表明,超声TIG焊接头具有较高的拉伸性能,接头强度系数比普通TIG焊提高6.7%,断后伸长率提高1.36%,拉伸接头均断裂在热影响区硬脆的晶界相内,显微硬度测试表明超声TIG焊接头受热影响软化区域较窄.     

焊后热处理对铝锂合金电子束焊接头组织与性能的影响

对2090铝锂合金电子束焊接头进行焊后热处理,热处理工艺为530℃固溶0.5h+190℃时效12h。结果发现,焊接接头的抗拉强度由焊态下的331MPa提高到热处理后的415MPa,焊后热处理使接头的强度大大提高。金相组织观察表明,铝锂合金电子束焊接头经过热处理后焊缝晶粒形貌由焊态下的等轴树枝晶转变成等轴晶,并且在晶粒内部和晶界处析出细小的强化相。XRD相结构分析显示接头焊缝中的强化相主要为δ′(Al3Li)、T1(Al2CuLi)、β′(Al3Zr)等。TEM观察证实,热处理后2090铝锂合金接头焊缝中析出了多量的球状δ′相和针状T1相。拉伸断口分析表明,铝锂合金电子束焊接头在焊态下为带韧窝的穿晶断裂,经过热处理后接头断裂模式转变为沿晶断裂。     

铝锂合金FSW焊接接头的组织与性能

对2 mm的Al-Li-S-4铝锂合金薄板进行了FSW焊焊接试验,利用光学显微镜和扫描电镜观分析了焊接接头的显微组织和断口形貌特征,并对其室温拉伸性能和显微硬度进行了测试。结果表明:Al-Li-S-4铝锂合金FSW焊焊缝成形良好,接头组织细小,且焊缝强化相并未溶解,接头拉伸强度达到母材的82.6%,焊缝显微硬度高达115 HV,接头表现出良好的塑性。     

激光焊接工艺对铝锂合金T形接头微观组织的影响

以5A90铝锂合金T形接头为研究对象,在两侧分别进行激光焊,对焊后接头进行金相、SEM以及显微硬度测试,目的是为了探讨激光焊接工艺对5A90铝锂合金T形接头微观组织的影响。结果表明,5A90铝锂合金激光焊T形接头焊缝边缘存在狭窄的等轴细晶区(EQZ),向焊缝中心依次为柱状枝晶和等轴枝晶;焊缝金属中的析出相数量少于母材,且T形接头先施焊的一侧焊缝析出相数量高于后施焊侧的焊缝;合金元素Al、Mg含量在焊缝中心区从底部到顶部呈现先高后低的变化;焊缝中心硬度值由顶部到底部有所增加,由于后施焊焊缝的热处理作用,后施焊焊缝金属的硬度值高于先施焊焊缝。     

1420铝锂合金双光点激光焊接头组织性能

在2mm厚1420铝锂合金双光点激光焊接试验的基础上,研究接头的组织与性能。对比分析单、双光点激光焊接头各区域的组织、显微硬度及室温拉伸力学性能,并观察断口形貌。结果表明:1420铝锂合金双光点激光焊接头组织与单光点激光焊接头组织分布类似,从熔合区至焊缝中心依次是等轴细晶、柱状晶和等轴树枝晶,但较单光点接头细化;双光点激光焊接头各区域硬度低于母材,但高于单光点激光焊接头;双光点激光焊接头焊态抗拉强度较母材下降,但略高于单激光焊接头,可达母材的86%。     

2198和C24S异种铝锂合金搅拌摩擦焊接头的显微组织和力学性能

对2198和C24S异种铝锂合金进行搅拌摩擦焊对接试验,分析接头的显微组织和力学性能。结果表明:前进侧和返回侧热影响区的板条状组织均发生了粗化,前进侧热力影响区的晶粒被拉长,返回侧热力影响区的变形晶粒周围存在细小的再结晶晶粒,焊核区为细小的2198和C24S铝锂合金再结晶晶粒,且2198铝锂合金的再结晶晶粒更大。焊接速度在60~120 mm/min变化时,2198铝锂合金位于前进侧的接头抗拉强度更高;接头拉伸试样的断裂均发生在2198铝锂合金的热力影响区,最大抗拉强度为382 MPa,达到了2198铝锂合金母材抗拉强度的82.7%;接头的焊核区、热力影响区和热影响区均发生软化,焊核区中2198铝锂合金的硬度比C24S铝锂合金的更低。     

铝锂合金的搅拌摩擦焊研究进展

铝锂合金具有较高的弹性模量和比强度,在航空航天结构材料中具有独特的优势,而连接工艺技术成为其进一步扩大应用的关键。搅拌摩擦焊作为一种固相连接过程,为铝锂合金提供了完美的焊接解决方案,是未来铝锂合金连接方法的一个主要发展方向。综述了国内外铝锂合金搅拌摩擦焊研究现状,揭示了接头焊核区、热机影响区和热影响区晶粒组织和析出相的微观特征,以及硬度分布特点,总结了各种铝锂合金搅拌摩擦焊接头性能数据。     

2195铝锂合金的补焊工艺

采用两种焊接速度(800 mm/min和180 mm/min)的TIG焊对2195铝锂合金焊缝缺陷进行修补,通过接头的力学性能、金相组织和断口形貌对补焊效果进行对比和分析.指出了补焊速度对补焊接头气孔敏感性、氧化敏感性和机械性能的影响,同时也讨论了多次补焊对焊接接头性能的危害.     

焊接方法对C24S铝锂合金组织和性能的影响

对2 mm C24S铝锂合金薄板进行TIG焊和FSW焊接试验,焊后利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察分析两种焊接方法所得接头的显微组织,并测试其室温拉伸性能和显微硬度。结果表明:TIG焊所得接头组织粗大,焊缝气孔缺陷严重,焊缝区强化相大量溶解,接头抗拉强度仅为母材的47.9%,焊缝显微硬度为92 HV,且拉伸接头塑性较差;FSW焊焊缝成形良好,接头组织细小,且焊缝强化相并未溶解,接头拉伸强度达到母材的82.6%,焊缝显微硬度高达115 HV,接头塑性良好。     

铝锂合金搅拌摩擦焊研究现状

铝锂合金具有低密度、高比强度和比刚性、优良的低温性能、良好的耐腐蚀性能和超塑性等优点,是理想的航空航天结构材料。搅拌摩擦焊作为一种新型的固相连接方法,应用于铝锂合金焊接时展现出制造成本低、环境污染小和接头力学性能好等一系列优点。为进一步提升搅拌摩擦焊在铝锂合金焊接领域的应用,文章从铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织性能方面的国内外研究现状进行了综述,并对未来铝锂合金搅拌摩擦焊的研究方向进行展望。     

2060铝锂合金电流辅助激光填丝焊接工艺分析

为了改善2060铝锂合金激光填丝焊接的焊缝组织并进一步提高接头力学性能,使用了辅助激光填丝焊接的新方法.文中采用光纤激光器焊接2 mm厚2060-T8铝锂合金薄板,通过填充焊丝引入直流电流,研究电流对焊缝成形、焊缝结晶组织和接头力学性能的影响.结果表明,施加电流后,焊缝表面鱼鳞纹变得细密均匀,表明焊接过程更加稳定.同时,焊缝上、下熔宽趋于一致,焊缝结晶组织细化,熔合线附近等轴细晶区宽度减小.与无辅助电流相比,接头抗拉强度提高约5.8%.     

金属的焊接性

5A90铝锂合金激光填丝焊焊缝金属组织特征分析,中国低活马氏体钢熔化焊接头硬度与微观组织,TiAl／Ti60电子束焊接接头组织及性能,镀锌薄板TIG拼焊的焊缝组织及成形性能,AZ31B镁合金氩弧焊接头性能分析……     

金属的焊接性

5A90铝锂合金激光填丝焊焊缝金属组织特征分析,中国低活马氏体钢熔化焊接头硬度与微观组织,TiAl／Ti60电子束焊接接头组织及性能,镀锌薄板TIG拼焊的焊缝组织及成形性能,AZ31B镁合金氩弧焊接头性能分析……     

2195铝锂合金电子束焊接头的焊后热处理

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪等微观分析手段,研究不同热处理工艺条件下2195铝锂合金电子束焊接头焊缝区的显微组织演变,探讨接头的焊后热处理强化机制。结果表明,焊后热处理可显著改善接头区域的显微组织,促进强化相的析出,有利于提高接头的力学性能。经过焊后固溶+双级时效热处理,焊态下接头熔合线附近存在的等轴细晶区消失,β′、θ′和T₁等强化相在接头焊缝区析出,与单级时效处理工艺相比,双级时效处理的析出强化效果更为显著。力学性能测试表明,经过双级时效热处理后,接头的抗拉强度达到492.5 MPa,为母材强度的90.4%。接头拉伸断口表面存在许多小韧窝,并伴随出现解理面,接头呈韧-脆混合型断裂特征。     

铝锂合金搅拌摩擦焊接技术的研究现状及其发展方向

铝锂合金是一种密度低、比强度高、抗腐蚀性好的新型铝合金,是用于航空航天领域实现轻量化的理想材料。搅拌摩擦焊技术作为一项新型固相连接技术,能有效克服熔化焊接中出现的气孔、热裂纹等缺陷,在铝锂合金焊接领域具有广阔的应用前景。从铝锂合金搅拌摩擦焊焊接工艺、焊接接头组织性能等多个方面对铝锂合金搅拌摩擦焊进行综述,总结国内外研究现状,并展望铝锂合金搅拌摩擦焊接技术未来发展。     

铝锂合金1420交流CMT焊接工艺及接头性能研究

采用交流CMT焊接方法对1420铝锂合金薄板进行了焊接试验,使用光学显微镜观察了焊接接头不同部位的显微组织,测试了接头横截面不同位置沿水平方向的显微硬度,并通过拉伸试验测定了焊接接头的力学性能。结果表明,焊缝成形良好,表面有少量气孔;焊缝区组织较母材粗大,熔合线附近出现了细晶区,未出现热裂纹;焊缝区域的显微硬度均低于母材,接头有软化现象;接头的抗拉强度和屈服强度均比母材低,熔合线附近是焊接接头的薄弱区域。     

5A90铝锂合金电子束焊接接头显微分析

采用真空电子束焊对5A90铝锂合金进行焊接,用光学显微镜和扫描电镜对接头显微组织进行观察,并对接头横截面的显微硬度进行测试。研究结果表明,5A90铝锂合金电子束焊接头的焊缝的组织由等轴晶和等轴枝状晶组成,晶界和枝晶界分布着大量α+δ(AlLi)共晶组织和少量α+δ(AlLi)+T(Al_2MgLi)的三元共晶组织,热影响区与焊缝之间存在一层等轴细晶区。电子束流的增大,会导致焊缝晶粒粗化,晶界的共晶组织粗化并逐渐连成网状,晶粒内球状共晶相数量减少。显微硬度测试结果表明,接头焊缝区的显微硬度低于热影响区和母材,电子束流的增大会导致焊缝的显微硬度降低。