2219铝合金FSW接头低温力学性能研究

2219铝合金广泛应用于运载火箭推进剂贮箱中,但其气孔敏感性较强,而搅拌摩擦焊是固相连接技术,不仅可以降低2219铝合金的气孔敏感性,还可以提高其焊接接头强度系数,是适合于2219铝合金的焊接工艺。分析-183℃、-120℃下2219铝合金母材和FSW接头的力学性能和断口,并与室温下的力学性能和断口进行对比。结果表明:2219铝合金母材和FSW接头的低温力学性能优于室温。     

9m级超大直径2219铝合金整体环件的研制

为了满足新一代运载火箭用超大直径2219铝合金整体环件的需求,开展了大规格2219铝合金铸锭锻造和整体环轧工艺技术的研究,成功研制出9 m级超大直径2219铝合金整体环件。针对大规格2219铝合金圆铸锭脆性共晶相的破碎、组织的细化和整体环的圆度控制等技术难题,通过采用优化多向锻造工艺,加大了铸锭的变形程度,有效细化了粗大的铸铁组织、破碎了粗大网状共晶化合物,大大提高了环件的力学性能;通过优化环轧成形工艺,克服了超大直径薄壁铝合金环件整体刚性弱、易产生塑性失稳而丧失整体圆度的难题,实现了超大直径铝合金环件轧制过程中圆度和尺寸的精确控制,以及9 m级超大直径2219铝合金整体环件的"形-性"协同控制。     

9m级超大直径2219铝合金整体环轧制工艺及质量分析

为了适应航空航天产品的需求,开展了9m级超大直径2219铝合金整体环轧制工艺技术研究。通过优化环轧工艺参数,突破了超大直径铝合金整体环刚性弱、易失稳的技术难题,实现了超大直径2219铝合金环件尺寸和圆度的精确控制。采用分阶段、分部位润滑技术,大大改善了环件的表面质量。力学测试结果表明,环件切向、径向和轴向三个方向的力学性能均达到了美国宇航标准AMS 4144F对2219铝合金环件的性能指标要求。     

用于宇宙航空系统的高强可焊铝合金—2021

2021是阿尔卡公司为大型火箭液体燃料助推器结构和燃料箱而发展的高强度可焊铝合金。 2021是铝—铜系合金,具有复杂的化学成分,要求严格控制11种合金化元素。热处理和时效的2021的主要强化机理是铝—铜过渡相的沉淀,镉和锡促进了该相的成核。这种新的铝合金较目前用于空间飞行器燃料箱上的若干铝合金有许多优点。热处理和时效的2021具有2014—T6合金的强度和大致相同的低温韧性。但是2021合金更易于焊接和更能抗应力腐蚀裂纹。2021不论在高温,还是在低温都有较好的强度。当冷却到-233℃时,2021保持了室温塑性,强度提高了40％。在高温下2021具有相当于2219合金的强度。2021的焊接强度比2219的高,其抗焊接裂纹的性能非常好。     

2219铝合金搅拌摩擦焊温度与残余应力热力耦合模拟

针对航空用2219铝合金,基于搅拌摩擦焊产热理论开发了自适应移动热源,结合商用有限元分析软件MSC.marc,建立了搅拌摩擦焊过程的有限元模型。同时,对焊接过程中的动态温度场及焊后残余应力场的分布进行了详细研究。结果表明,焊接过程中稳定焊接温度达532.4℃,峰值温度达到570℃,焊后焊缝区域应力以纵向应力为主,垂直于焊缝的截面的应力呈M型分布,最大值约为146 MPa。此外,针对10 mm厚的2219铝合金板材开展了搅拌摩擦焊实验,利用Proto X射线仪对焊后残余应力进行测试,验证模型准确性。     

高频感应加热处理对2219铝合金TIG焊接接头残余应力的影响

采用变极性TIG焊接方法焊接8 mm厚2219铝合金板材,利用高频感应加热技术对焊接接头分别进行90℃,140℃,190℃的热处理。热处理前、后采用X射线衍射法测试2219铝合金TIG焊接接头残余应力,分析了接头的微观组织与力学性能。结果表明,经140℃,190℃热处理后,焊接残余应力下降趋势明显,经90℃热处理后,残余应力下降幅度较小。与未热处理接头相比,经高频感应热处理后,焊接接头的微观组织、拉伸性能与硬度分布无明显变化。     

异种热处理状态2219铝合金TIG焊接头性能研究

采用变极性TIG焊对2219铝合金C10S与CYS异种热处理状态材料进行焊接,通过万能拉伸试验机、光学显微镜、扫描电镜对接头力学性能及微观组织进行分析研究。结果表明:2219铝合金具有良好的低温适用性,-196℃条件下,接头抗拉强度、断后伸长率分别达到母材(CYS)原始性能的76%和75%,异种热处理状态焊接接头CYS侧熔合区晶粒组织粗大,抗拉强度低,是接头力学性能的薄弱点。     

2219铝合金对接+搭接接头TIG焊接工艺研究

以5 mm+7 mm厚2219铝合金板材为研究对象,研究了装配间隙、焊接速度、焊接电流对5 mm+7 mm对接+搭接板焊接接头组织和性能的影响.针对2219铝合金的焊接特性设计了三种不同的工艺参数,采用TIG焊对5 mm+7 mm对接+搭接2219铝合金板进行焊接,并对焊接接头进行了组织和力学性能分析.结果表明:三种参...     

2219铝合金直流正极性A-TIG焊接技术

提出了一种用于2219铝合金焊接的新方法,焊前在待焊表面预先涂敷一层除气去膜活性剂,实现了2219铝合金的直流正极性焊接. 研究不同的活性剂浓度对2219铝合金直流正极性活性TIG焊(A-TIG)焊缝表面成形、气孔缺陷、微观组织以及力学性能的影响. 结果表明,当活性剂浓度为10%时可以获得无气孔缺陷、表面成形和力学性能良好的2219铝合金直流A-TIG焊缝. 与变极性TIG焊相比,焊接过程电弧稳定性好,热输入小,焊缝质量优异.     

液氢燃料时代莅临铝工业做好准备

铝及铝合金没有低温脆性是其固有的最大优点,它们的塑性成形性与强度性能均随着温度的降低而同步升高.较详细地介绍了铝合金的低温力学性能,综述了 5083铝合金与2219铝合金在航天器火箭发射燃料液氢、液氧容器中的应用.这两个合金是制造液氢、液氧生产装备、贮存与运输容器零部件的不可或缺的材料."长五遥四"发射"天问一号"的液...     

铝合金轮辋焊-锻复合成形的可行性研究

分析了铝合金焊一锻复合成形工艺对车辆减重的意义,以其在轮辋零件的应用为背景,针对三种硬铝材料2014、2024及2219,采用MIG焊接方法.对其3mm厚板进行了鱼骨形裂纹试验,并对其4mm厚板分别用同质焊丝进行焊接,比较了三种铝合金焊接接头热处理前后的力学性能,由此选择出2219铝合金最适合用来进行轮辋的焊一锻复合成形.     

超大型环形件用2219铝合金的热变形本构方程及热加工图

采用Gleeble-3500型热模拟机,分析了2219铝合金在变形温度为330～450℃,应变速率为10~(-2)～10 s~(-1),统一压缩变形量为60%的条件下的热变形行为,研究了应变速率和变形温度对流变应力的影响,建立了超大型环形件用2219铝合金热变形时的本构方程和热加工图。结果表明:2219铝合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低;基于应变-应变速率补偿模型建立的本构方程可以更好地预测其流变行为,实验值与预测值的相对误差的标准偏差为6. 7%,最大相对误差绝对值为18. 7%;确定了热加工最佳工艺参数区间:应变速率为10~(-2)～1. 2×10~(-2)s~(-1),变形温度为400～430℃。     

2219铝合金热压缩流变应力及本构方程

为研究2219铝合金的热变形行为,采用THERMECMASTOR型热模拟试验机,在温度380～460℃,应变速率0.01～10 s^-1条件下进行了热压缩实验,获得了2219铝合金的真实应力-真实应变曲线。结果表明,变形温度和应变速率对2219铝合金流变应力有重大影响。在相同应变速率条件下,随着变形温度的升高,流变应力逐渐减小;在相同变形温度条件下,随着应变速率的增大,流变应力不断增大。为准确描述流变应力与变形温度和应变速率之间的关系,对2219铝合金热压缩获得的实验数据进行拟合,建立了基于应变补偿的双曲正弦本构方程。通过准确度的计算,得到实验值与预测值的绝对误差为4.78%,表明该本构方程能够较好地预测高温下2219铝合金的流变行为。     

铝合金环件淬火热处理数值模拟研究

介绍了热应力场作用下铝合金环件残余应力的产生机理,通过有限元专业仿真软件Abaqus建立2219型铝合金环件有限元数值模型,分析得到了2219型铝合金环件在淬火过程中的温度场和残余应力分布规律。有限元模拟结果表明：环件外表面边缘交线处温降速率最大,芯部温降速率最小,环件表面温降速率介于边缘交线和芯部之间;环件内外表面和心部应力在淬火过程中出现陡峭增大后减小,减小至拐点后又增大并趋于平稳。同时环件芯部与内外表面应力大小基本一致,均大于环件上下表面应力。     

不等厚异种铝合金点焊焊核偏移工艺研究

针对6 mm厚2219铝合金与2 mm厚5A06铝合金点焊焊核偏移展开工艺研究。分析了不同焊接位置、电极直径、电极压力和焊接时间条件下点焊焊核偏移情况。试验结果表明,不同焊接位置条件下点焊焊核将向正极性电极端偏移,不同电极直径条件下小电极直径可提高厚板焊透率,以及随着电极压力和焊接时间的增加,厚板焊透率逐渐增大。所采取的工艺措施能够有效避免或减少焊核偏移。     

搅拌摩擦焊焊后高温振荡热处理组织及机理分析

针对2219-O铝合金搅拌摩擦焊接头焊点热处理过程中易出现异常晶粒(AGG)长大现象的问题,对焊接接头进行高温振荡固溶热处理,并对热处理前后的接头微观组织进行了分析。结果表明,搅拌摩擦焊形成的焊缝热稳定性较差,晶粒较容易再热长大,常规热处理晶粒尺寸达毫米级;围绕固溶温度下限作高温振荡固溶热处理能够有效地抑制粗大晶粒的产生,当温度振荡幅度大于90℃,焊核晶粒为直径约20μm的细晶。     

非铁金属的焊接

6061铝合金焊接接头的组织与性能分析；2219-O铝合金的搅拌摩擦焊接；铝合金变极性TIG／PAW焊接技术及其应用；VPPAW在铝合金焊接中的应用；铝合金车身的点焊工艺；焊接方法对6061铝合金接头性能影响的研究；汽车用铝合金激光-TIG复合焊接工艺研究；熔化极电弧点焊铝合金搭接接头的性能；直流正极性施焊铝合金的特点。[编者按]     

高频感应加热处理对2219铝合金FSW焊接接头残余应力的影响

采用搅拌摩擦焊接工艺焊接8mm厚2219铝合金板材,自行研制设计了高频感应加热装置,对2219铝合金搅拌摩擦焊接接头进行了应力表征与高频感应加热去应力研究,试验温度分别为90℃、140℃、190℃,利用X射线衍射法测试了焊缝热处理前、后纵向和横向残余应力,分析了搅拌摩擦焊接头微观组织和力学性能。结果表明,经高频感应加热处理后,焊接纵向残余应力峰值显著降低,经190℃感应加热处理后纵向残余应力峰值下降51.3%,残余拉应力区间变窄,随着高频感应加热温度的降低,去应力效果减弱。热处理前、后焊接接头微观组织和力学性能变化不明显,显微硬度分布趋势相同,说明高频感应加热技术在有效降低焊接残余应力的同时不改变焊接接头的力学性能。     

2219铝合金与不锈钢惯性摩擦焊接接头组织与力学性能

异种金属的连接可实现节能、经济及减重的目标,成为航空航天、造船、铁路运输等领域的研究热点之一;而铝合金与不锈钢物理化学性能差异明显,成为异种金属中最难实现的连接接头之一。采用惯性摩擦焊接技术进行2219铝合金与不锈钢回转体的连接,分析不同焊接工艺参数下铝钢惯性摩擦焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明,惯性摩擦焊接使铝钢接头铝合金一侧形成了细晶区和拉长晶区;EDS结果显示焊接界面处发生了Fe、Al等元素扩散。硬度测试结果表明,在连接界面处-0.6~+0.15 mm范围内硬度值发生了明显的阶跃变化,该区域为受焊接热及变形作用的主要区域,硬度值高于母材。合理焊接工艺下获得的2219铝合金与不锈钢接头拉伸强度为235~300 MPa。铝钢惯性摩擦焊接断口以脆性断裂为主。     

西南铝业集团轧制出10m级世界最大铝合金环

正2015年西南铝业(集团)有限责任公司研制成功9 m级世界最大的火箭燃料贮箱连接整体铝合金环,不到一年又于2016年8月25日轧出直径10 m级连接环,再次刷新世界纪录,中国在这一领域的生产技术稳执世界牛耳。燃料贮箱连接环是火箭的关键构件,不管是单级火箭,还是多级火箭。即使是单级火箭的燃料贮箱也是3个零件(箱体与上、下端盖)组成的,多级火箭还需要连接贮箱的筒段。10 m整体铝合金连接环是用什么铝合金轧制的呢?媒体未报道,我们只能从其工作环境、应具备的性能等推测与判断,例如火箭推进剂(燃料)贮箱是在极低的温度下工作,必须有良好低温性能,结构强度应高,能