2219铝合金母材及焊接接头的腐蚀行为

采用剥蚀试验和动电位极化曲线测试对2219铝合金母材、搅拌摩擦焊(FSW)和钨极氩弧焊(TIG)焊接头的腐蚀行为进行了研究。通过腐蚀失重测试、电化学试验与剥蚀后表面及深度方向腐蚀微观形貌观察,对三者的腐蚀形式和机理进行了分析。结果表明:母材腐蚀速率最大,自腐蚀电位最低,而腐蚀电流密度最大;两种接头焊缝/焊核的耐蚀性总体接近,都优于母材的,FSW焊核的耐蚀性最优。合金母材的腐蚀形式为层状剥蚀,TIG焊缝为晶间腐蚀,深度较小,FSW焊核为点蚀。三者的腐蚀均与析出相有关,母材的析出相粗大,与基体之间的电偶效应最明显;TIG焊缝析出相沿枝晶晶界排列,但析出相尺寸小,电偶作用弱于母材;FSW焊核析出相尺寸由于机械搅拌而变小且分布弥散,腐蚀性能有所改善。     

铝合金搅拌摩擦焊焊核紊流区及性能分析

采用搅拌摩擦焊方法对2219-T6铝合金进行焊接,对焊接接头的宏观形貌、微观组织、抗拉强度进行了分析,并通过对焊核塑性金属的流动状态进行分析,研究了搅拌摩擦焊接头强度弱化的原因. 结果表明,焊核根据流态可分为3个不同的区域,其中靠前进侧存在一个性能薄弱的B区域,该区的产生是抽吸挤压作用不平衡的结果,也是塑性金属向上回流通道. 该区具有较大的塑性损伤,易产生疏松缺陷及界面突变,晶粒具有较大的热不稳定性,是造成接头强度低于母材的主要原因之一. 通过高温短时的再结晶热处理工艺可以恢复该区域的强韧性,消除弱化问题.     

2219铝合金搅拌摩擦焊和钨极保护焊焊接件残余应力的中子衍射研究

利用中子衍射法对2219铝合金搅拌摩擦焊（FSW）和钨极保护焊（TIG）焊接件开展了三维残余应力测量,并对残余应力分布规律进行了分析。结果表明：焊接件的纵向残余应力数值较大;FSW焊接件残余应力整体较TIG焊接件的小;FSW和TIG焊接件的残余拉应力最大值分别为101 MPa和174 MPa,FSW焊接件残余拉应力最大值较TIG焊接件的小;FSW残余拉应力最大值处于轴肩边缘,且前进侧峰值大于后退侧峰值;TIG焊接件残余拉应力最大值处于焊缝边缘。通过中子衍射实验获得的焊接件残余应力分布,将可用于焊接工艺的优化与焊接件的寿命预测。     

High strain rate deformation and cracking of AA 2219 aluminium alloy welded propellant tank

Aluminium alloy AA 2219 (Al–6.6Cu–1Mn) is the candidate material for the fabrication of propellant storage tank of launch vehicle. Cold rolled sheets of 6.5 mm thickness are used to make the cylindrical shell, while sheets of 4.5 mm thickness are used for the construction of dome through petal forming technique. Petals, formed through cone rolling, treated to T87 temper condition are welded together by TIG welding to configure the dome. Such domes are joined to the cylindrical shell through a ring by TIG welding.The upper stage consists of two tanks, one oxidizer tank (liq. O₂) and other fuel tank (liq. H₂). After completing various developmental qualification tests, propellant flow rate test of one of the system was carried out. Almost all the liquid oxygen of the tank was removed and only a little quantity remained at the bottom. During one of the subsequent tests; when dry nitrogen gas was purged to evaporate the remaining liquid oxygen, the oxidizer tank dome catastrophically fractured with an audible sound. Fracture of oxidizer tank dome, placed at lower part of the system caused excessive deformation and subsequently it also caused fracture of fuel tank dome placed just over it.Detailed metallurgical investigations were carried out on the failed components and it was found that the tank failed under very high strain rate deformation. This paper brings out the details of the investigation carried out.     

Microstructural characterization and corrosion behavior of multipass friction stir processed AA2219 aluminium alloy

Multipass friction stir processing of AA 2219-T87 aluminium alloy to a depth of 2 mm in a 5 mm plate resulted in fine α-Al grains, reduction and dissolution of both eutectic phase (CuAl₂) and the strengthening precipitates (CuAl₂). Anodic polarization and electrochemical impedance tests in 3.5% NaCl showed an improved corrosion resistance of the processed alloy, which increased with the number of passes. Salt spray and immersion tests also showed improved resistance to corrosion. The increased resistance to corrosion is attributed to the dissolution of CuAl₂ particles, which was established by XRD and DSC studies.     

2219铝合金网格壁板应力松弛时效行为分析

整体网格壁板在航天器结构应用中,采用热压罐成形作为2219T87铝合金网格壁板的成形工艺。在壁板与模具贴模之后,通过应力计算和有限元仿真可得到不同厚度层受到的应力大小。在热压罐中时效时,由于拉、压应力的影响,壁板不同位置材料性能有所差异。结果表明:应力的计算值和仿真值吻合,说明模型的有效性;在透射电子显微镜下观察发现,受拉、压应力区的析出相较低应力区的细小、密集,压应力区又比拉应力区的析出相更加细小密集,这是因为受应力区会产生大量的位错,从而为沉淀物的析出提供更多的形核位置,产生更多细小、针状的析出物,在宏观上反映为析出相越细小、密集,抗拉强度及硬度越高。     

焊接热输入对2219薄板铝合金焊接接头性能的影响

针对2219薄板铝合金,采用不同焊接热输入的TIG焊开展了对比试验,分析了焊接接头的力学性能、组织形貌和断裂特征。研究结果表明,单道焊比双道焊的接头抗拉强度的平均值提高了19.6%,断后伸长率基本相同;双道焊的接头在熔合线附近,焊缝区形成柱状枝晶,组织大小不一、形状不规则,热影响区晶粒粗化,几何形态变化,组织形态不均匀,接头在焊接温度升高时,晶粒粗化,强度降低,断口呈现了沿晶界撕裂扩展的痕迹,局部呈“河流花样”特征;单道焊的接头在熔合线附近,焊缝区等轴晶分布较多,组织均匀一致,晶粒细小,接头在经历了加热、快速冷却、常温放置后,强化相溶于固溶体,Cu原子扩散、聚集,产生点阵畸变,晶粒得到细化,强度升高,断口呈现了典型的塑形断裂痕迹,韧窝形态明显。     

不锈钢外板对 2219 铝合金拼焊板胀形性能的影响

目的现有2219铝合金板材宽度不能满足大型复杂曲面件整体流体高压成形需要,仍需采用焊接方法制备成形坯料,焊缝的存在导致铝合金拼焊板整体性能不均匀,影响成形性能及壁厚分布。方法提出2219铝合金拼焊板的双层板流体高压成形方法,采用1.8 mm厚铝合金拼焊板作为内层板,1mm厚不锈钢板作为外层板,进行双层板胀形实验研究。对比分析了单层板与双层板条件下2219铝合金拼焊板的成形极限、应变及壁厚分布。结果外层板的存在能够使板材的极限成形高度和极限应变增加,同时使壁厚分布更加均匀。结论双层板之间存在界面摩擦,可以提高内层拼焊板的成形极限、改善壁厚分布。     

2219铝合金高频耦合脉冲TIG焊接工艺

对2219铝合金采用高频耦合脉冲TIG的焊接工艺研究,结果表明,采用特殊交流以及叠加高频脉冲可以有效的细化组织,消除气孔和减少裂纹等冶金缺陷,显著改善和提高铝合金接头性能. 在此基础上研究了单层焊和双层焊对接头性能的影响,对双层焊每一层的工艺参数做了优化,并对接头各微区采用了晶粒度的定量分析与对比,提出了通过控制热循环对接头"控性"的方法,使接头微观组织趋于均匀,是提高接头综合力学性能的一个新思路,在工程上具有适用性.     

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。