不同热处理状态2219铝合金TIG焊接头组织性能分析

采用“直流氦弧打底+交流氩弧盖面”的两层TIG自动焊进行了2219CYS与2219C10S的焊接,分析了不同热处理状态焊接接头的组织及成分,进行了接头常温及低温（-196℃）拉伸试验及断裂行为研究.结果表明,2219C10S和2219CYS母材组织均为α（Al）基体上分布着Al₂Cu强化相,但母材显微组织形态存在较大差异.焊缝和部分熔化区晶界上分布着条网状α+θ共晶,内部为颗粒状α+θ共晶,固溶到基体中的Cu元素含量分布不均匀.接头断裂起源于CYS侧紧邻打底焊熔合线的部分熔化区,之所以在CYS侧启裂与母材强度、晶粒尺度、晶粒取向及晶界偏析有关.     

2219铝合金FSW焊缝摩擦塞补焊接头性能分析

采用顶锻式摩擦塞补焊方法,对8 mm厚2219-T87铝合金FSW焊缝进行了摩擦塞补焊试验研究,深入探讨摩擦塞补焊接头的微观组织、常温和低温力学性能、硬度及断口形貌变化特征. 结果表明,摩擦塞补焊接头具有明显的组织不均匀性,主要由塞棒区、塞棒热力影响区、再结晶区、母材热力影响区、热影响区和母材区组成;母材热力影响区晶粒具有显著变形特征, 其硬度最低为85 HV,是整个接头的薄弱部分. 摩擦塞补焊接头的常温和低温抗拉强度均达到FSW接头的80%以上,断后伸长率达到70%以上,其断裂模式为韧性特征.     

热处理和环境温度对2219铝合金断裂韧性的影响分析

通过测试两种热处理状态下2219铝合金三点弯曲试样的断裂韧性,以及观察不同环境温度下2219铝合金的拉伸断口形貌和微观组织,分析了热处理状态和环境温度对2219铝合金断裂韧性的影响机制。实验结果表明,环境温度对2219铝合金断裂韧性有着重要影响,即与室温和高温相比,低温状态下铝合金的断裂韧性更高。而且,热处理状态对2219铝合金的断裂韧性同样有着重要影响,T62状态下铝合金的断裂韧性要高于T87状态下的。     

2219-T87铝合金拉锻式摩擦塞补焊接头组织及性能

对6 mm厚的2219-T87铝合金板进行了拉锻式摩擦塞补焊试验,对焊接接头的微观组织、显微硬度、抗拉强度及拉伸断口进行了观察与测试. 结果表明,采用优化的摩擦塞补焊工艺可实现2219-T87铝合金母材和2219-T87铝合金塞棒的冶金连接. 拉锻式摩擦塞补焊过程中,塞棒承受拉应力,应优化接头设计和焊接工艺参数从而防止塞棒被拉断. 未焊合是接头的主要缺陷,易出现在接头的近上表面处. 焊缝区发生明显软化,最低硬度出现在靠近连接界面的塞棒热力影响区,最低值为84.4 HV. 接头的抗拉强度可达326.4 MPa,断后伸长率可达4.45%,抗拉强度和断后伸长率分别为母材的71.7%和44.5%,拉伸断口呈韧窝形貌.     

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。     

不同热处理状态的2219铝合金动态加载下力学行为和断裂机制研究

本文通过分离式霍普金森拉杆实验，研究了不同热处理状态的2219铝合金在动态加载下的力学行为和断裂机制。结果表明：2219-T6和2219-T4的抗拉强度和应变率敏感性随着应变率的增加而增加，而2219-O的则先增加后减小，且2219铝合金的应变率敏感性和应变硬化率随着应变的增加而减小；在动态加载下，材料在较高的应力集中程度下形成了局部的解理及第二相颗粒碎裂的形貌，且在较高应变率(≥650 s-1)下，随着应变率的增加，应力集中程度更高，解理形貌的占比也越大，同时由于材料在裂纹扩展的同时依旧可以发生一定量的变形，使得材料整体在较高应变率(≥650 s-1)下具有更高的成形极限，也导致材料在较高的加工硬化下形成具有低塑性特征的断口。     

焊后热处理对2219铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

通过对2219铝合金进行常规搅拌摩擦焊接试验后,对焊后试样进行热处理,以此研究热处理后接头力学性能的变化以及原因.对经热处理过的接头进行拉伸试验发现,接头的力学性能有了一定程度的提高;对其接头进行微观层面的试验探究发现,焊缝区域的颗粒均有不同程度的生长,晶粒变大,并且晶粒成分发生了变化,热机影响区晶粒尺寸增加到接近于热...     

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铝合金焊接接头晶间腐蚀行为

采用晶间腐蚀试验及极化曲线测试方法对2219铝合金母材、搅拌摩擦焊（FSW）及钨极氩弧焊（TIG）接头的腐蚀行为进行分析,借助金相显微镜、激光共聚焦显微镜、体视显微镜、扫描电镜及能谱仪分析腐蚀形貌及腐蚀产物.结果表明,2219铝合金母材及焊接接头的腐蚀行为主要与析出相有关,Al₂Cu的析出导致贫铜的无沉淀带作为阳极优先溶解.母材的抗晶间腐蚀能力最差,由表面点蚀开始,沿轧制方向逐渐发展为剥落腐蚀;TIG焊次之,表现为网状晶间腐蚀;FSW焊最低,焊核表现为点蚀,散落分布于表面.     

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。     

时效热处理对2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝组织性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、万能力学试验机和显微硬度仪表征分析了焊后时效热处理对2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝组织性能的影响规律,并讨论了其影响机制.结果 表明:短时人工时效能使焊缝的热影响区硬度提高至与母材同一水平,但对热机影响区硬度影响不显著;随着时效时间增加,焊核区和母材硬度可进一步提高,焊接板材整体屈服强度和...     

2219铝合金焊接接头的力学性能和裂纹扩展行为分析

以2219铝合金为对象,对其焊接接头的力学性能和裂纹的扩展行为进行研究。结果表明,焊缝处各区域的抗裂纹扩展能力基本一致,由于焊缝处组织以及力学性能具有不均匀性,所以裂纹的扩展方向不确定。     

2219铝合金FSW接头残余应力分布特点

采用压痕应变法测量2219-T87高强铝合金FSW试板与筒体结构上典型位置的残余应力. 结果表明,在试板上接头残余应力呈不对称分布,焊缝上的纵向残余应力数值高于横向残余应力,纵向应力的最大拉应力出现在焊缝中心位置,最大压应力出现在后退侧轴肩外侧,横向残余应力的最大压应力出现在前进侧轴肩边缘;筒体结构的环缝上,纵向残余应力呈较大拉应力,横向残余应力的数值较小,纵缝接头处残余应力关于焊缝中心呈对称分布,纵向残余应力在焊缝上呈拉应力,横向残余应力在焊缝上呈压应力;压力试验使结构件上部分应力释放,应力数值略有下降.     

不同热处理状态下成形速率对2219铝合金成形极限的影响

分别对完全退火态和固溶淬火态2219铝合金板材进行准静态成形条件和电磁成形条件下的单向拉伸实验、平面应变实验和双向拉伸实验,建立了2219铝合金的成形极限图并研究了不同热处理状态下成形速率对2219铝合金成形极限的影响规律。结果表明,固溶淬火会显著提高2219铝合金的强度,降低2219铝合金的断后伸长率;准静态成形条件下,完全退火态2219铝合金在以上三种典型应变状态下的极限应变比固溶淬火态2219铝合金分别高14.76%、37.98%、39.54%;电磁成形条件下,完全退火态2219铝合金在以上三种典型应变状态下的极限应变比固溶淬火态2219铝合金分别高14.51%、38.03%、33.33%;完全退火态2219铝合金在电磁成形条件下以上三种典型应变状态下的极限应变比准静态成形条件下分别高16.08%、24.38%、18.76%;固溶淬火态2219铝合金在电磁成形条件下以上三种典型应变状态下的的极限应变比准静态成形条件下分别高16.34%、24.20%、30.94%,电磁成形可有效提高2219铝合金的成形极限,改善2219铝合金的成形性能。     

A7N01铝合金焊接接头的补焊性能分析

以高速列车用A7N01铝合金原始焊接接头和一次补焊接头为研究对象,通过残余应力测试、拉伸试验、硬度试验、金相分析以及断裂韧度测试等手段对补焊前后焊接接头力学性能进行了研究,基于断裂力学理论对补焊前后焊接接头进行了力学性能测试和显微组织分析,依据试验结果对补焊前后构件临界失稳断裂长度进行计算,由金相分析结果假定补焊前后初始裂纹长度,利用Paris公式对含有初始缺陷的补焊前后焊接接头进行疲劳剩余寿命计算,计算结果说明尽管补焊工艺一定程度造成了材料性能损失,在存在裂纹的情况下依然是一种有效的提高构件承载能力的方法.     

2219高强铝合金焊接接头的腐蚀性能

采用浸泡试验、极化曲线以及电化学阻抗测试,对2219高强铝合金母材和焊接接头在3.5%NaCl溶液中的腐蚀性能进行研究。浸泡后试样的显微形貌表明,试样中铜元素的分布及存在形态与其腐蚀性能密切相关;极化曲线表明,在电化学腐蚀过程中,搅拌摩擦焊接头的腐蚀电流最小,电子束焊接接头次之,而钨极氩弧焊接头的腐蚀电流最大;电化学阻抗测试表明,腐蚀过程中体系阻抗值由大到小顺序为搅拌摩擦焊的接头,电子束焊的接头,母材,钨极氩弧焊的接头。     

2219铝合金不同气氛下TIG焊焊接接头组织性能

为研究氦弧TIG焊焊缝质量,对比分析了2219铝合金氦弧TIG焊与氩弧TIG焊焊缝成形及组织性能.结果表明,在背部熔宽相同的条件下,氦弧TIG焊焊缝正面熔宽、下塌量及热影响区宽度均小于氩弧TIG焊,氦弧TIG焊与氩弧TIG焊焊缝的微观组织及第二相组织基本相似,焊缝区晶粒为等轴晶,热影响区晶粒为粗大的板条状,组织为粗大的α铝基体与金属间化合物Al₂Cu及少量的共晶组织,焊缝区的第二相组织明显多于热影响区,无法发挥弥散强化的作用.氦弧TIG焊与氩弧TIG焊焊接接头的断裂方式均为韧性断裂,抗拉强度基本保持一致,氦弧TIG焊焊接接头的断裂总延伸率高于氩弧TIG焊,维氏硬度高于氩弧TIG焊焊缝的硬度.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接接头剥落腐蚀机理

采用原位腐蚀试验、静态失重试验、浸泡试验研究了2219铝合金搅拌摩擦焊接接头的剥落腐蚀行为与机理。结果表明:2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝腐蚀速率比母材小,焊缝的抗腐蚀性提高;腐蚀从局部点蚀开始,起源于第二相粒子与其边缘的铝基体,第二相粒子作阴极;原位腐蚀2 h后焊核与热机影响区发生晶间腐蚀,母材发生严重的点蚀;均匀分布的第二相粒子与细小的等轴晶组织是焊核区剥落腐蚀敏感性降低的主要原因。     

多次补焊对铝合金型材焊接接头力学性能的影响

针对中空铝合金挤压型材6005A薄壁对接接头在焊态下和分别进行1~3次焊接修补后的拉伸、弯曲、硬度和疲劳性能进行了测试实验和对比分析。结果表明,与焊态下相比,焊缝金属经过1~3次补焊后,焊接接头的抗拉强度和弯曲性能均符合标准规定的要求,接头延伸率变化不大但都低于母材延伸率。在焊态下和分别经过1次、2次补焊后,接头在寿命107周次条件下的疲劳极限也符合规范要求,但经3次补焊后的接头的疲劳极限未能达到要求值。硬度和拉伸实验均表明,在焊接接头的热影响区存在过时效软化区,且软化区为整个焊接接头最为薄弱的环节。     

2219铝合金铸锭均匀化热处理工艺

通过对常规铸造与超声铸造2219铝合金铸锭进行分级均匀化处理,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法分析对比了其铸态与均匀化态的成分及显微组织。结果表明：超声铸造工艺的采用可以显著降低铝熔体枝晶和成分偏析程度,并达到细化晶粒的效果;由于铸造组织晶界处存在Al2Cu非平衡相的偏聚,导致合金元素Cu、Mn、Fe在组织内分布不均匀。经455 ℃×20 h+530 ℃×20 h均匀化处理后,2219铝合金组织中的非平衡相（Al2Cu）逐渐溶解,但是合金中难溶AlCuMn、AlCuMnFe相的含量基本没有变化;且超声铸锭均匀化程度更高。