工艺参数对2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响
工具形状及工艺过程对搅拌摩擦增材成形及缺陷的影响
工具形状及工艺过程对搅拌摩擦增材成形及缺陷的影响赵梓钧;杨新岐;李胜利;李冬晓【摘要】采用2mm厚的2195-T8铝锂合金作为增材板条,利用5种不同形状的搅拌工具进行搅拌摩擦增材工艺实验.利用金相观察和硬度测试的分析方法,重点探讨搅拌工具形状与工艺过程对增材成形、界面缺陷及硬度分布的影响.结果表明:圆柱状和三角平面圆台状搅拌针下增材界面上下材料无明显混合,偏心圆柱状和三凹圆弧槽状搅拌针有利于增材界面上下材料混合及减小界面钩状缺陷;增材前进侧界面形成致密无缺陷冶金连接,而后退侧界面材料混合不充分,钩状缺陷易伸入焊核区,且弱连接缺陷起源于此.四层增材中,相邻两层焊接方向相反的增材工艺使除顶层增材外其他增材两侧钩状缺陷向焊核区外侧弯曲,弱连接缺陷得到改善;顶层增材后退侧钩状缺陷伸入焊核区.增材焊核区有明显软化现象,但不同增材工艺下焊核区硬度分布均匀,表明搅拌摩擦增材制造可获得性能均匀的增材;相比于单道焊接工艺,来回双道焊接工艺使单层增材焊核区进一步软化;四层增材中,越靠近顶部的增材,其焊核区平均硬度越大.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)009【总页数】9页(P84-92)【关键词】铝锂合金;搅拌摩擦增材制造;搅拌工具;界面缺陷;增材成形【作者】赵梓钧;杨新岐;李胜利;李冬晓【作者单位】天津大学材料科学与工程学院,天津300354;天津大学材料科学与工程学院,天津300354;天津大学材料科学与工程学院,天津300354;北京卫星制造厂,北京100080【正文语种】中文【中图分类】TG453+.9增材制造(additive manufacturing，AM)作为一种先进的智能制造技术，已经在航空航天、国防建设、交通运输、生物医学等领域得到了广泛应用。
目前备受关注的金属增材制造技术主要包括基于熔焊原理的激光束熔化(laser beam melting，LBM)、电子束熔化(electron beam melting，EBM)和激光金属沉积(laser metal deposition，LMD)技术及超声波增材制造(ultrasonic additive manufacturing，UAM)固相增材制造技术等[1-2]。
铝合金搅拌摩擦焊接抗拉拔力的影响因素
铝合金搅拌摩擦焊接抗拉拔力的影响因素摘要：搅拌摩擦焊接（FSW）技术由于其固相焊接特征，在焊接铝合金方面具有显著优势。
随着铝合金FSW接头在工业领域的应用越来越广，其腐蚀疲劳性能成为人们的关注重点。
综合评述了铝合金FSW接头腐蚀疲劳的最新研究进展，介绍了铝合金FSW接头腐蚀疲劳研究的必要性及未来发展趋势。
关键词：红松；木榫焊接；旋转焊接；抗拉拔力；木材纹理引言搅拌摩擦焊（FSW）工艺相比于传统焊接方法具有高效优质、焊接变形小、环保等优点，特别是在薄板焊接方面有较大的优越性，并且因其焊缝组织好、接头力学性能优异等优点，被广泛应用在航空航天、船舶、汽车、高速列车等制造领域。
在实际研究或生产制造过程中，FSW接头内可能存在飞边、沟槽、S线、隧道型孔洞、根部未焊合等缺陷。
在不破坏FSW焊缝的条件下，为了实现对焊接接头质量的有效评估，需利用无损检测技术对焊缝中存在的缺陷进行准确的定性、定位和定量。
FSW焊缝区缺陷具有紧贴、细微和取向复杂的特点，而超声检测技术具有灵敏度高、成本低、可以有效地对材料内外部缺陷定位和定量的优点，所以超声检测方法在对接头内部微小缺陷的评价表征方面具有良好的应用前景，FSW接头缺陷的超声检测评价也因此成为了国内外学者的研究热点。
文中讨论了目前FSW接头常用检测方法即超声A信号分析、超声C扫描和超声相控阵的检测能力，为以后的研究工作和工程应用提供参考。
1铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀原因及特点铝合金搅拌摩擦焊接过程中接头各个区域所经历的热循环和力的作用与熔焊过程不同，因此FSW接头各个区域的显微组织演变与熔焊接头存在明显差异，接头腐蚀行为和腐蚀机制也存在明显差异。
此外，FSW过程的温度低于母材熔点，将不易出现强化相偏析聚集形成的“贫铜”现象。
针对2219-T87铝合金的FSW接头强化相演变进行研究，并与用2319焊丝的熔化极气体保护焊接头作了对比，研究发现，接头沉淀相θ在两种焊接接头中的块状聚集现象呈现出不同特征，以此提出了通过θ相来表征接头中的共晶化合物在焊接过程中是否因为焊接温度的高低达到共晶温度而成为液化损伤的起源。
热处理工艺对2195铝锂合金低温力学性能影响规律.
热处理工艺对2195铝锂合金低温力学性能影响规律本文系统地研究了固溶时效、固溶后分级和形变处理的工艺参数对2195Al-Li合金硬度和低温拉伸性能的影响,通过对拉伸断口的SEM观察,探讨了低温拉伸断裂行为,并对固溶时效态样品进行了较为系统的XRD和TEM研究。
结果表明:与常温相比,77K下的抗拉强度指标显著提高。
欠时效处理条件下520℃固溶,160℃×24h为优化工艺,在77K下的抗拉强度σb >590MPa,σ0.2 >470 MPa,而延伸率δ>16 %;500℃固溶35min+160℃×24h处理工艺是典型的获得高的低温塑性的工艺,77K实验条件下,其延伸率高达29.23%,σb和σ0.2分别约为484 MPa和337 MPa;未处理样品的硬度约为HB66,峰时效态硬度约为HB107-109,时效峰大约出现在60-80h;T6态试样在77K 的低温拉伸性能为:σb和σ0.2约为670 MPa,和570 MPa,与常温拉伸(约555 MPa和480 MPa)相比显著提高,δ约为9%与相应常温数据接近。
高的抗拉强度和低的延伸率指标对应于典型的层状分割断面的断口特征,层状断口的出现不仅与试样的热处理状态有关,还和拉伸实验温度有关。
固溶时效处理过程伴有再结晶发生,并产生了不同的再结晶织构。
在低的固溶温度欠时效处理条件下表现出较为强烈的(111)择优取向,提高固溶温度,出现较强烈的(220)择优取向,而在峰时效处理条件下分别出现了(220)、(311)和(200)、(311)晶面的择优取向,时效时间延长,(311)择优取向比例增强。
在固溶时效态析出相以T1相为主,兼有GP 区和少量的β′相(Al3Zr)和δ′(A13Li)相,在T6状态下,先期析出的T1相有所长大,但同时有大量T1相弥散析出。
低温下,通过分级和形变时效处理后2195铝锂合金的力学性能较常温有了显著提高,峰时效时σb提高幅度达到120MPa。
2519铝合金搅拌摩擦焊焊缝组织与性能_邱寿昆
2519铝合金搅拌摩擦焊焊缝组织与性能邱寿昆,贺地求,周古昕(中南大学机电工程学院,湖南 长沙 410083)摘要:2519是第三代新型高强装甲铝合金,开发与之配套的成熟焊接技术,特别是厚板焊接技术,是其实现工程应用的前提。
本文采用搅拌摩擦焊工艺对2519合金厚板进行了实验研究,实现了25mm 厚的2519铝合金焊接。
并对焊缝组织进行了组织、力学性能、抗应力腐蚀性能测试,结果表明:抗拉强度达到300MPa 以上,延伸率达到8～10%。
关键词:2519A ;搅拌摩擦焊;厚板焊接;组织与性能中图分类号:TG 146.2+1,TG 453 文献标识码:A 文章编号:1005-4898(2006)02-0005-04Structure and Property of FSW Welds of 2519Aluminum AlloyQIU Shou -kun ,HE Di -qiu ,ZH OU G u -xin(C ollege of Mechanical and E lectrical Engineering ,Central S outh University ,Changsha 410083,China )Abstract :2519is the third generation of arm ored aluminum alloy with high strength.I t is the premise to develop mature welding technology ,especially thick plate welding technology for its engineering applications.Thick plate of 2519aluminum alloy is re 2searched experimentally using friction stir welding process in the paper.2519aluminum alloy with thickness of 25mm is welded success fully.S tructure ,mechanical property and stress corrosion resistance are tested for welds.The results show that tensile strength is above 300MPa ,elongation of 8～10%is obtained.K ey w ords :2519aluminum alloy ;friction stir welding ;thick plate welding ;structure and property收稿日期:2006-01-12资金项目:国家“863”项目,编号为2002AA 724040。
焊接工艺对铝合金焊接性能的影响
焊接工艺对铝合金焊接性能的影响发布时间：2021-12-09T10:19:54.263Z 来源：《电力设备》2021年第9期作者：李治[导读] 能实现半自动和全自动焊接，并且焊缝熔深大，强度高，工艺适应性宽等诸多优点，在工业上得到了广泛应用。
（山东电力建设第三工程有限公司山东省青岛市崂山区 266100）摘要：随着社会经济的发展，各地区建设工程逐渐增多，铝合金是建设工程的重要原材料之一，在实际工作期间，铝合金焊接头软化问题给工作人员带来了很大困扰，也是铝合金焊接结构发展的难题，在业内该问题已经引起了热议。
通过实践调查与相关资料分析可以了解到，一般铝合金具有强度高、密度小、耐腐蚀性强、无磁性等特点，目前，在各种焊接结构中，铝合金材料得以广泛利用，并且受到了相关单位与工作人员的青睐。
但是，现阶段铝合金焊接头软化问题较为严重，对于其运用于相关行业发展造成了阻碍性影响，本文将对铝合金焊接头软化问题及改善措施进行具体分析，希望能够提高铝合金在各项工程中的应用质量和效率。
关键词：焊接工艺；铝合金焊接性能；影响引言铝合金以其耐腐蚀性好、密度低、价格优等特点在航空航天、交通运载工具、石油化工等领域得到广泛应用。
随着铝合金应用的广泛发展，铝合金焊接性能越来越重要。
因此，提高铝合金的焊接性能成为铝合金发展的重点。
铝合金焊接材料是铝合金钎焊和熔化焊所必需的填充材料，是决定焊接技术和焊接质量的重要因素之一。
现今，越来越多铝合金焊接采用熔化极惰性气体保护焊（MIG焊），由于其焊接效率高，能实现半自动和全自动焊接，并且焊缝熔深大，强度高，工艺适应性宽等诸多优点，在工业上得到了广泛应用。
1铝合金焊接接头软化因素分析铝合金焊接后，接头软化问题较为常见，在不同焊接工艺及焊接热输入现象下，接头软化程度也不尽相同，但是，热处理强化铝合金焊接接头软化问题极为严重，不利于后续工作的顺利实施。
在退火情况下，非热处理强化铝合金焊接过程中，母材与接头强度方面基本相同，在冷作硬化情况下焊接，母材强度则大于接头强度。
2195T8铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能
僻接生产应用2195-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能王雷1,王惠苗1,马方园2,王非凡3,孟占兴1(1.天津航天长征火箭制造有限公司，天津300462 ;2.首都航天机械公司，北京100076 ;3.北京宇航系统工程研究所，北京100076)摘要：对8m m厚度2195铝锂合金进行了搅拌摩擦焊平板对接焊试验，利用光学显微镜和扫描电镜观察分析了焊接接头的显微组织和断口形貌特征，并对接头常温、低温拉伸性能和显微硬度进行了测试。
结果表明，接头整体上宽下窄，呈V字形，由焊核区、热力影响区、热影响区和轴肩影响区组成；-196T：条件下，接头抗拉强度及断后伸长率分别达到母材的71.8%,53. 8%;焊件的硬度分布形貌均呈W状，其中焊核区微观硬度最高，热影响区微观硬度最低;接头断裂位置均位于热影响区附近，断裂特征属于典型的韧性断裂。
关键词：2195铝锂合金；搅拌摩擦焊；力学性能；显微组织中图分类号：TG453〇前言随着未来中国航天事业的发展，研制重型运载火 箭是中国实施载人登月计划、开展深空探测任务的需 要，也是执行未来大型空间设施发射任务的需要。
研 制重型运载火箭是提高中国进人空间能力的必要途 径，也是未来航天事业发展的必要手段。
火箭作为航 天发展的运载工具，降低其火箭重量，就可以承担更大 的有效载荷，而铝锂合金是降低火箭重量的关键材料。
铝锂合金与常温铝合金相比，其密度降低10%，弹性模 量提高10%，高温性能提高一倍[1]。
采用铝锂合金替 代传统铝合金结构材料，可以在较大程度提高刚度的 同时减轻构件的质量，相对复合材料，铝锂合金的成 形、维修等都较方便，成本也远低于复合材料，因此铝 锂合金是很有竞争力的一类航空航天材料。
搅拌摩擦焊是一种新的连接方法，它是通过高速 旋转的搅拌头插人被焊工件，将机械能转化为摩擦热 而实现固相连接[2]。
采用搅拌摩擦焊工艺焊接铝锂合 金，焊接温度低，材料没有发生熔化，因而避免了合金 中U元素的挥发损失，接头不易形成脆性相和热裂纹，接头残余应力低，强度系数高[34。
滚动轧制对铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响
滚动轧制对铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响0 序言搅拌摩擦焊(FSW)连接作为一项固态连接技术，解决了铝合金、镁合金等各种难以熔焊连接材料的可靠连接难题[1]. 但是搅拌摩擦焊接头表面较大的粗糙度使得疲劳微裂纹极易在表面产生，失稳向接头内部扩展致使接头失效. 因此针对搅拌摩擦焊接头强化研究，国内外科研工作者引入超声喷丸、激光喷丸、表面碾压、超声表面轧制技术等[2-5]物理表面改性技术，以及接头涂层[6]、渗碳、渗氮等表面化学改性方法尝试进一步改善接头性能. 郝宗斌等人[4]采用多重旋转碾压对铝合金FSW焊缝进行了碾压，表层晶粒明显细化，硬度也大幅度升高，组织和硬度均沿着接头厚度方向呈一定梯度分布；Hatamleh等人[5]将激光喷丸、传统喷丸和超声喷丸对AA2024和AA7075 FSW接头的强化做了对比，研究了喷丸对基体表面改性的影响，表明激光喷丸增加了表层残余压应力场深度，疲劳裂纹抗力进一步提高；Li等人[6]研究了表面冷喷涂对AA2024-T3搅拌摩擦焊接头的影响，表面粗糙度显著降低，残余压应力移向涂层，拉伸性能和疲劳寿命分别增加7%和4倍. 针对以上技术的不足，即在FSW接头喷丸过程中喷丸介质高速撞击试件表面，在表面及次表面引入了残余压应力，提高了接头疲劳性能，但增加了接头表面粗糙度，疲劳微裂纹极易在喷丸留下的凹坑边缘或沟犁内萌生并向次表层扩展[7]；碾压由于飞边的存在使得焊缝和母材(不在同一平面)受压力不均；在喷涂过程中涂层与接头界面处存在结合较差，而且接头表面晶粒容易在喷涂过程中长大粗化. 试验中采用的滚动轧制方法可以解决这些不足，在搅拌摩擦焊接基础上，通过快速滚动轧制的施加重复载荷的方法[8]，旨在向表层引入了较大残余压应力的同时降低接头表面粗糙度，其次用冷加工细化表层晶粒，达到提高铝合金接头表面强度，改善整个焊缝接头性能的目的.1 试验方法试验采用转速为800 r/min，焊接速度为90 mm/min的优化组合工艺参数对5 mm厚的铝合金7050退火态板材进行搅拌摩擦对接焊，焊接完成后冷却到室温，用细铁刷除去焊接时留下的毛刺及飞边，用粗砂纸打磨接头表面，在焊缝表面涂覆一层高温润滑油. 采用表1所示工艺参数进行旋转滚动轧制. 滚动轧制头及轧制示意图如图1所示. 用粗糙度仪Mitutoyo SJ-201P测量轧制前后焊缝表面粗糙度. 用线切割机垂直于焊缝截取尺寸为25 mm ×15 mm × 5 mm的试样若干，金相试样制备好后，用kellor试剂 (HF：HCl：HNO3：H2O = 2：3：5：190)进行金相腐蚀. 采用OLYMPUSGX51金相光学显微镜、Quanta FEG-450扫描电镜 (SEM)、HV-1000B(100gf，加载15 s)数字维氏显微硬度仪对接头横截面分别进行宏观及微观组织形貌观察和硬度测试. 对轧制前后的试样逐层电解抛光(电解液为A2，电压为20 kV)，用X射线衍射仪(Rigaku)获取每层应力值. 采用MTS 810 Material Test System试验机对哑铃状试样进行高周疲劳测试，加载频率为50 Hz.最后，林产品国际贸易保护主义将有抬头的迹象。
2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织及性能
第30卷 第4期2010年8月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o l 30,N o 4 A ugust 20102195铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织及性能束 彪, 国旭明, 张春旭(沈阳航空工业学院材料科学与工程学院,沈阳110136)摘要:为了研究搅拌摩擦焊(FS W )对2195铝锂合金组织及性能的影响,对5mm 薄板进行了不同工艺参数的搅拌摩擦焊接。
显微组织分析及力学测试结果表明:合金经FS W 后,接头组织由焊核区、热机影响区、热影响区三个明显不同的区域组成。
当焊速不变,搅拌头转速 在700~1300r /m i n 之间变化时,接头抗拉强度随转速 增大而降低;搅拌头转速不变,焊速 在60~140mm m i n -1之间变化时,接头抗拉强度随焊速 增大而提高。
当 =140mm m i n -1, =1000r /m i n 时,焊接接头强度系数达到73%。
焊后接头显微硬度发生了较大程度的软化。
关键词:搅拌摩擦焊(FS W );焊接速率;旋转速率;显微组织;硬度;铝锂合金DO I :10 3969/j i ssn 1005 5053 2010 4 003中图分类号:TG146 2 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2010)04 0012 04收稿日期:2009 09 01;修订日期:2009 10 05基金项目:中航集团航空基金(2008ZE54013)作者简介:束彪(1985 ),男,硕士研究生,主要从事铝合金搅拌摩擦焊研究,(E m a il)shub iao0103@ 。
铝锂合金具有低密度、高比强度和比刚度、优良的低温性能、良好的耐蚀性能和超塑性等特点,在航天航空领域显示出广阔的应用前景[1,2]。
随着铝锂合金的进一步推广应用,其焊接性研究日益得到重视。
但铝锂合金熔焊时的主要问题有:焊接气孔、焊接热裂纹和接头弱化,特别是接头弱化和气孔问题尤为突出[3],这导致焊接接头强度远低于母材金属。
焊接工艺优化对铝合金材料力学性能的影响
焊接工艺优化对铝合金材料力学性能的影响随着科技的不断进步，铝合金材料的应用也越来越广泛。
铝合金材料在航空、汽车、电子等领域中得到了广泛的应用，而焊接是连接铝合金材料的重要工艺之一。
焊接工艺的优化可以显著影响铝合金材料的力学性能，因此在铝合金材料的焊接加工工艺中，优化焊接工艺至关重要。
一、铝合金材料的力学性能铝合金材料因其具有优异的强度、韧性、耐腐蚀性和轻质等特点被广泛应用。
常用的铝合金主要包括2***、5***、6***、7***等系列，其中以6***系列的铝合金应用最为广泛。
这主要是因为6***系列的铝合金具有良好的加工性能和强度，同时具有一定的耐腐蚀性能。
铝合金材料的力学性能一般指其强度和韧性等指标。
强度指的是材料在受力作用下的抵抗能力，通常包括屈服强度、抗拉强度和硬度等指标。
韧性指的是材料在受力作用下的能量吸收能力，通常包括延伸率和冲击韧性等指标。
铝合金材料的力学性能是由其原材料冶炼、热处理、机械加工等环节的加工工艺和焊接工艺等因素共同决定的。
二、影响铝合金材料力学性能的因素1. 热处理工艺铝合金经过冷变形后，会形成母体和弥散相的组织结构。
热处理工艺能够改变组织结构，通常包括时效处理、淬火和回火处理等。
适宜的热处理工艺能够改善材料的力学性能，如提高强度和韧性等。
2. 机械加工工艺铝合金材料在进行机械加工的过程中，会产生应力、氧化皮和裂纹等缺陷。
适宜的机械加工工艺能够减小这些缺陷，提高材料的力学性能。
3. 焊接工艺焊接是连接铝合金材料的重要工艺之一，是铝合金产品的核心。
焊接工艺能够改变材料的组织结构和力学性能，进而影响其可靠性和使用寿命。
三、焊接工艺优化对铝合金材料力学性能的影响铝合金焊接工艺的优化需要综合考虑多个方面的因素：1. 焊接参数优化焊接参数直接影响焊缝的质量，包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接角度等。
适宜的焊接参数能够保证焊缝的质量和强度，进而保证铝合金材料的力学性能。
2. 焊接材料优化不同的焊接材料具有不同的化学成分和力学性能。
2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织及性能
２ 实验 结 果 及 分 析
２ １ 焊接 接头 的显 微组 织 ．
２９ １ ５铝锂 合金 焊前 为轧 制 状 态 ， 母 材 晶粒 沿 其 轧制 方 向呈板条 状 分 布 ， 同时基 体 上 存 在 许 多析 出
强化相 ， ： Ａ ： ｕ ｉ ， Ａ ： ｕ ， Ａ ｒ 和 如 Ｔ （ １ Ｌ） ０ （ １ ） ｐ （ １ ） Ｃ Ｃ Ｚ
（ 阳航 空 工 业 学 院 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ， 阳 １０ ３ ） 沈 沈 １ １６
摘 要 ：为 了研 究 搅 拌 摩 擦 焊 （ Ｓ 对 ２９ Ｆ Ｗ） １５铝 锂 合 金 组 织 及 性 能 的影 响 ， ５ ｍ 薄 板 进 行 了 不 同工 艺 参 数 的 搅 拌 对 ｍ
第 ３ Ｏ卷 第 ４期
２１ ０ ０年 ８月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ． ０， Ｎｏ ４ １３ ．
Ａｕ ｕ ｔ ２ ０ ｇ ｓ ０１
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＥＲＯＮＡＵＴＩ ＣＡＬ ＭＡＴＥＲＩ ＡＬＳ
２９ １５铝 锂 合 金 搅 拌摩 擦 焊 接 头 组 织及 性 能
束 彪 ， 国旭 明 ， 张春 旭
ＡｌＬ ｌ ｙ ｍａｓｆａｔ ｎ ％ ） ・ ｉ ｌ （ ｓ ｒｃｉ ／ ａｏ ｏ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
兰 ！
３． ７ ９ １Ｏ ．５ ０． ０ ４ ０．１ １ ０． ５ １
兰
０． ５ ０２ Ｂａ ｌ
搅 拌摩擦 焊 （ Ｓ 是 一 种 新 型 固相 连 接 的方 Ｆ Ｗ）
法 ， 过高速 旋转 的搅 拌 头 与被 焊 材 料 表 面 间产 生 通 的摩擦 热 ， 材料在 塑 性 状态 下 受 到 挤压 而 实 现 连 使
铝锂合金锻造工艺及力学性能研究
铝锂合金锻造工艺及力学性能研究随着航空工业、汽车工业、轨道交通等诸多领域的快速发展，对于轻量化材料的需求也日益增加。
铝锂合金因为具备较轻的密度和较高的比强度等良好的力学性能，而被广泛运用于航空航天及其他工业领域。
在各种铝锂合金中，AA2195铝锂合金因其良好的力学性能、高的韧性和较高的热稳定性而被广泛使用。
然而，AA2195铝锂合金在铸造中容易出现裂纹和气孔等质量问题，因此锤击或锻造成为了其中主要的制造方法之一。
本文的主要内容将围绕铝锂合金锻造工艺及力学性能展开。
一、铝锂合金锻造工艺锻造工艺是铝锂合金制品制造中的核心环节之一，它的质量直接关系到成品的质量和性能。
锻造工艺通常包括粗锻和精锻两个阶段。
其中，粗锻意味着通过压铸、轧制、挤压等工艺将铝锂合金坯料转变为初步锻件，然后再通过精锻对初步锻件进行精细化处理。
1.1 粗锻工艺铝锂合金粗锻的主要方法有轧制、挤压和斜轧挤压等工艺。
其中，轧制法是将铝锂合金坯料放入轧机中，经过多次辊轧压缩并不断改变方向，将其转化为方格形的锻坯。
而挤压法和斜轧挤压法则是通过将铝锂合金坯料送入由齿轮和螺杆组成的专门挤出机中，由机器的进给螺杆推压使得铝锂合金坯料在模仁的压力下逐渐流出并成型。
1.2 精锻工艺铝锂合金在精锻的过程中，产生了巨大的塑性变形，从而可以提高其内部结构的均匀性和力学性能。
同时也能增加其重量比、强度和韧性等性能。
在进行精锻时，需要对其进行加热处理以使其更加容易进行拉伸或挤压。
随后，将加热后的铝锂合金坯件置于模具中进行加压锻打，并最终得到成品。
二、铝锂合金锻造产品力学性能铝锂合金品种繁多，但各个品种的力学性质略微不同。
在本文中，我们将着重探讨AA2195铝锂合金的力学性质。
2.1 强度AA2195铝锂合金的强度是指其在受到力量作用下不变形的能力，常用来表示材料的耐久性。
通常情况下，铝锂合金的强度越高，则耐久性也就越好。
经过铝锂合金的锤击或锻造后，AA2195铝锂合金的拉伸强度可达到500 Mpa以上。
不同成形状态2195铝锂合金GTAW焊接头的组织与性能
不同成形状态2195铝锂合金GTAW 焊接头的组织与性能罗传光1,2， 李桓1， 徐光霈1， 吴胜1， 文远华2， 杨立军1(1. 天津大学，天津市现代连接技术重点实验室，天津，300072； 2. 四川航天长征装备制造有限公司，成都，610100)摘要： 采用喷射沉积2195铝锂合金旋态和锻态材料进行了GTAW 对接焊，检测了接头抗拉强度和维氏硬度，观察了接头金相组织及断口形貌，对接头各区域进行了EBSD 表征和微观特征量的统计分析，讨论了接头微观组织与力学性能的相关性. 结果表明，旋、锻态材料具有良好的GTAW 工艺性，接头抗拉强度达到了各自母材的71%和68%，断后伸长率达到7.3%，拉伸断口呈现出韧性断裂特征. 接头焊缝区金属的小角度晶界比例较低，靠近旋侧的小角度晶界比例为6.4%，靠近锻侧的小角度晶界比例为7.8%；旋侧与锻侧的焊接热影响区及熔合区均趋于一种相似的微结构，母材、热影响区、熔合区及焊缝金属的平均晶粒尺寸依次处于10，10 ~ 15，15 ~ 23，20 ~ 25 μm 的水平，具有较好的组织“连续性”，母材晶粒细小、成分均匀的特点在焊接过程中得到了保持，一定程度上展现了喷射沉积铝锂合金材料的应用优势.创新点： 首次采用喷射沉积2195 铝锂合金开展了不同成形状态材料的GTAW 焊，发现焊接接头旋侧与锻侧的焊接热影响区及熔合区均趋于一种相似的微结构，材料初始晶粒细小、成分均匀等特点在后续焊接过程中得到了有效保持.关键词： 喷射沉积；2195铝锂合金；GTAW 焊；微观组织；力学性能中图分类号：TG 444+.2 文献标识码：A doi ：10.12073/j .hjxb .202008180010 序言铝锂合金在航天领域主要用于运载火箭推进剂贮箱等部件的焊接制造，采用铝锂合金制造运载器贮箱，可有效降低结构质量，提升运载能力，获得显著的经济效益[1-4]. 目前国外航天型号贮箱结构材料已由最初的铝镁合金、铝铜合金发展到了铝锂合金，其中Weldalite 系列的2195铝锂合金应用最为广泛，正逐步取代2A14和2219，用于运载火箭低温贮箱等大型结构[5-6]. 而国内在铝锂合金贮箱结构材料的应用研究方面则相对落后，现阶段仍以2A14和2219材料为主，尚无2195铝锂合金结构件正式应用于产品制造的案例[7].由于铝锂合金制备常用的熔炼铸造工艺存在缺陷多、成分偏析严重、无法添加更高合金含量等技术瓶颈，使得喷射沉积技术逐渐发展成为铝锂合金材料制备的新途径[8-9]. 喷射沉积技术是将金属雾化熔滴直接成形为具有快速凝固组织特征的材料，所成形的合金材料具有晶粒细小、组织均匀、合金化元素分布均匀、元素过饱和度高且无宏观偏析等显著特点[10-11]，尤其适用于含Li 以及其它合金元素的高端铝合金制造. 近年来，喷射沉积铝锂合金的研发受到了广泛关注，国内有关单位利用喷射沉积技术已成功制备出2195铝锂合金坯料，并实现了坯料的轧制、挤压、锻造、热处理等工艺的配套.但从总体上看，目前对喷射沉积2195铝锂合金的焊接研究还处于起步阶段，研究内容主要集中于轧板焊接试验等较为基础的阶段. 于福胜[12]研究了喷射沉积2195-F 态铝锂合金的焊接性问题，结果表明，喷射沉积2195-F 态铝锂合金轧板的焊接性较好，其焊接接头会发生强化，VPTIG 焊和FSW 接头拉伸试样均断裂在母材侧. Zhang 等人[13]研究了填充焊丝对2195-T6铝锂合金GTAW 焊接头组织和力学性能的影响，分别采用铝-铜系和铝-硅-铜系填充焊丝进行了喷射沉积2195铝锂合金轧板的焊接，并讨论了焊丝成分及质量对焊接接头微观组织、力学性能和断裂模式等所造成的影响. 上述研究获得了对喷射沉积2195铝锂合金材料及其焊接收稿日期：2020 − 08 − 18基金项目：国家自然科学基金资助项目(51675375)第 42 卷 第 1 期2021 年 1 月焊 接 学 报TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTIONVol .42(1):08 − 15January 2021性能的基本认识，为该类材料的焊接应用研究进行了有益探索.2195铝锂合金的主要用途在于结构件制造，在其工程化应用研究过程中，仅仅开展轧板的焊接试验是不够的. 铝锂合金的工程化制造涉及的成形加工方法很多，其大型结构产品的零件常采用旋压、锻造等工艺加工成形，然后将不同成形状态的零件组装焊接在一起，从而构成航空航天类结构级产品. 因此非常有必要研究不同成形状态2195铝锂合金材料的焊接性及接头的组织性能，从而为结构级产品的焊接制造奠定基础.采用喷射沉积2195铝锂合金旋压件、锻制件制备了焊接试板，采用GTAW工艺进行了“旋压板+锻制板”异种成形状态材料的对接焊，检测了焊接接头的力学性能和维氏硬度，采用电子背散射衍射技术(electron backscattered diffraction, EBSD)对母材及焊接接头进行了微观表征和特征量的统计分析，讨论了喷射沉积2195铝锂合金在经过旋压、锻制不同成形经历后，材料及其焊接接头的微观组织特征与变化情况，从而认识不同成形状态材料GTAW焊接头的组织与性能特点，为喷射沉积2195铝锂合金结构级产品的焊接制造奠定技术基础.1 试验材料与方法1.1 试验材料使用的材料为喷射沉积2195铝锂合金(记为：SD2195)，由江苏豪然喷射成形合金有限公司提供.试验使用的焊接试板分别取自SD2195材料经旋压和锻制成形后的零件. 其中锻态试板取自SD2195铝锂合金的T6态锻锭，采用机械铣切加工方式制成尺寸为300 mm × 150 mm × 6 mm的焊接试板；旋态试板取自SD2195铝锂合金旋压封头零件，材料旋压前的厚度为13 mm，旋压后的厚度为7 mm，旋压变薄率约为46%. 所取下的试板经修整校平后，再铣切加工成尺寸为300 mm × 150 mm × 6 mm 的焊接试板. 填充焊丝采用自主研发的Al-Cu-Zr-Ti系焊丝. 表1为SD2195铝锂合金的主要化学成分，表2为填充焊丝的主要化学成分，表3为SD2195铝锂合金旋、锻态材料的力学性能，表4为SD2195铝锂合金旋、锻态材料微观组织特征的统计结果及与轧板的对比情况. 从表3和表4中的数据可见：SD2195铝锂合金不同的成形经历会直接影响其微观组织和力学性能. 在微观组织方面，锻态和旋态材料的晶粒与轧制态相比都趋于细小并更加均匀.材料经旋压后变形晶粒的比例很高，达到了92.6%，且变形晶粒细小而均匀，平均晶粒尺寸仅为8.9 μm，标准差为2.1 μm，均明显小于轧态板材；锻态材料的平均晶粒尺寸为10.3 μm，标准差为3.9 μm，同样小于轧态板材，说明SD2195铝锂合金旋、锻态材料的致密性较好. 在力学性能方面，锻态材料的抗拉强度为495 MPa，屈服强度为422 MPa，断后伸长率为9.5%；旋态材料的抗拉强度为475 MPa，屈服强度为420 MPa，断后伸长率为6.5%.表 1 SD2195铝锂合金主要化学成分(质量分数，%)Table 1 Main chemical compositions of the SD2195 Al-Li alloyCu Mn Mg Ag Si Fe Zr Li Al3.800.000 60.450.300.0660.0350.120.86余量表 2 焊丝的主要化学成分(质量分数，%)Table 2 Main chemical compositions of welding wireCu Si Ti Zr Fe Mn Ag Al6.440.280.350.260.0800.001 10.35余量表 3 SD2195铝锂合金旋、锻态母材力学性能Table 3 Mechanical properties of SD2195 Al-Li alloy in spinning and forged states材料状态抗拉强度R m/MPa屈服强度R eL/MPa断后伸长率A(%)锻制板-T64954229.5旋压板-T64904376.51.2 试验方法如图1所示，焊接试验采用单面两层GTAW 焊工艺，焊接坡口采用95° V形坡口，留1 ~ 1.5 mm 钝边，焊接装配间隙约为1.5 mm. 焊接前严格清理试板表面，采用整体酸洗、机械打磨待焊接位置和酒精清洗等方式进行，尽可能避免焊接气孔及氧化第 1 期罗传光，等：不同成形状态2195铝锂合金GTAW焊接头的组织与性能9物夹杂等缺陷. 焊接设备为林肯Precision TIG 375焊机，焊接过程中采用双面氩气保护的方式，在板的背面和焊枪处均提供氩气保护，尽可能防止焊接氧化. 试验中为使焊缝成形良好，在打底焊接时选用大电流和小电压以提供较大的电弧力从而使试板熔透，在盖面焊接时选用小电流和大电压以使电弧能够铺展从而保证覆盖住打底焊缝并成形良好，打底层焊接电流为210 ~ 230 A，焊接电压为16.5 ~ 17.5 V，焊接速度为130 ~ 140 mm/min；盖面层焊接电流为180 ~ 200 A，焊接电压为17.5 ~ 18.5 V，焊接速度为120 ~ 130 mm/min. 试样焊接完成后，按照GB/T 16865—2013《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法》加工拉伸试样(共3件试样，试样标距为50 mm)，并进行了接头的拉伸性能试验. 按照GB/T 4340《金属材料维氏硬度试验》进行了接头维氏硬度检测，使用金相显微镜观察了接头各区域的金相组织，使用扫描电镜观察了拉伸试样断口形貌. 采用EBSD技术表征了接头微观组织，并进行了主要特征量的统计计算. 在此基础上，分析讨论了SD2195铝锂合金旋、锻态材料及其焊接接头的微观组织结构特征与变化情况，从而认识SD2195铝锂合金异种成形状态材料GTAW 焊接头的组织与性能.2 试验结果与分析2.1 微观组织特征图2为旋-锻态接头的金相组织，其中图2a，2b，2c和图2d，2e，2f分别为锻侧和旋侧接头的焊缝区(WZ)、熔合区(FZ)和焊接热影响区(HAZ).从图中可见，锻侧与旋侧的焊接热影响区基本保持了母材的“带状”组织特征，并出现了晶粒轻微长大的现象. 自焊接热影响区至熔合区逐渐产生了再结晶，且过渡区域结合良好，焊缝区总体上呈现出细小的等轴晶特征.图3为旋-锻态接头焊缝区的再结晶分布图及晶粒与晶界分布图. 再结晶分布图中，红色表示变形晶粒组织，黄色表示亚结构晶粒组织，蓝色表示再结晶晶粒组织. 在变形晶粒组织中，合金晶内和晶界均有很高的位错密度. 亚结构晶粒内部有较低的位错密度，晶界有较高的位错密度. 再结晶晶粒由于发生再结晶导致晶粒内部和晶界位错密度很低. 由图可见，旋-锻态接头焊缝区打底层金属在较高的热力学环境下，合金再结晶驱动力增大，再结晶晶粒尺寸增大. 同时，由于也导致了打底层金属位错密度降低，晶粒主要以亚结构晶粒组织和再结晶晶粒组织形式存在，而盖面金属主要以再结晶晶粒存在.根据晶体结构中相邻晶粒的晶界位向差(角度)，可以将晶界分为小角度晶界和大角度晶界两种类型. 在图3晶界分布图中，红色表示小角度晶界(取向差角不大于15°)，黑色表示大角度晶界(取向差角大于15°). 盖面区域有相对较高比例的小角度晶界，而打底区域有比例略高的大角度晶界. 由于焊缝区金属为“欠固溶”的铸态组织，焊缝金属中存在着大量的黑色线条表示的大角度晶界，其小角度表 4 SD2195铝锂合金不同成形状态母材微结构特征量的统计对比Table 4 Statistics and comparison of microstructure features of SD2195 Al-Li alloy in different forming states 材料状态再结晶晶粒比例δ1(%)亚结构晶粒比例δ2(%)变形晶粒比例δ3(%)小角度晶界比例δ4(%)平均晶粒尺寸(标准差)d/μm 锻制板-T616.57.176.430.110.3(3.9)旋压板-T67.10.392.633.68.9(2.1)轧板- T6(对比)6.113.280.725.412.5(8.9)Ar Ar填充焊丝剖面状态旋态锻态盖面层打底层图 1 焊接系统及接头示意图Fig. 1 Schematic of the experimental system and weld joint10焊 接 学 报第 42 卷晶界比例不高，如靠近旋侧的焊缝金属小角度晶界比例仅为6.4%，靠近锻侧的焊缝金属小角度晶界比例仅为7.8%. 晶界取向角的物理属性以及对材料性能分析的意义可通过对位错能量与位错密度200 μm200 μm200 μm200 μm200 μm200 μm(a) 锻侧 WZ(b) 锻侧 FZ(c) 锻侧 HAZ(d) 旋侧 WZ(e) 旋侧 FZ(f) 旋侧 HAZ图 2 旋-锻态接头的微观组织Fig. 2 Microstructure of spun-forged joint. (a) WZ of forged side; (b) FZ of forged side; (c) HAZ of forged side; (d) WZ of spinning side; (e) FZ of spinning side; (f) HAZ of spinning side200 μm (a) 打底层再结晶分布200 μm (b) 打底层晶粒与晶界分布200 μm (c) 盖面层再结晶分布200 μm (d) 盖面层晶粒与晶界分布图 3 旋-锻态接头的再结晶分布图及晶界分布图Fig. 3 Recrystallization and grain boundary distribution of spun-forged joint. (a) recrystallization of the bottom layer;(b) grain boundary distribution of the bottom layer; (c) recrystallization of the top layer; (d) grain boundarydistribution of the top layer第 1 期罗传光，等：不同成形状态2195铝锂合金GTAW焊接头的组织与性能11的分析来说明. 相关研究表明[14-16]，在变形过程中，小角度晶界通常表现出较好的塑性应变兼容性，能够对裂纹产生阻碍作用，裂纹通常在大角度晶界上萌生和扩展. 小角度晶界的界面能比大角度晶界低，在受外力加载的过程中，根据能量最低原理可知，大角度晶界是相对的薄弱区域，易成为缺陷优先产生的位置. 因此与各自母材相比，焊缝的小角度晶界比例均偏低，这就从冶金组织的角度能够解释焊缝区在接头力学性能上处于“弱势”的原因. 2.2 微观组织特征表5为旋-锻态接头旋侧和锻侧的微观组织特征统计结果. 如1.1节所述，旋态和锻态母材都有变形晶粒比例略高的特点，经焊接的两次热循环过程后，旋态和锻态的焊接热影响区均出现与母材不同的微观组织晶粒特点. 焊接后变形晶粒被无畸变的等轴晶粒逐渐替代，再结晶组织晶粒比例增加.从表5与表4中的数据对比可见，旋态母材焊缝侧的再结晶晶粒比例由7.1%增加至23.9%，锻态母材焊缝侧的再结晶晶粒比例由16.5%增加至18.9%. 旋态母材变形晶粒的转变量高于锻态，应与其晶粒内形变驱动能较大有关. 图4为锻态与旋态母材、焊接熔合区、焊缝区的KAM图. KAM图可反映位错密度的分布[17]，按“蓝-绿-黄-橙-红”表示由小到大. 由图可见，旋态母材的位错密度明显高于锻态母材，说明旋压材料内部存在着更大的应力储能. 由于旋态母材是经冷塑性加工成形（旋压表 5 旋-锻态接头微结构特征量统计Table 5 Statistics of microstructural characteristics of spun-forged joint材料状态/表征位置再结晶晶粒比例δ1(%)亚结构晶粒比例δ2(%)变形晶粒比例δ3(%)小角度晶界比例δ4(%)平均晶粒尺寸(标准差)d/μm 旋侧-母材(HAZ)23.95.260.922.311.8(6.8) WM(均值)51.342.36.56.422.5(9.9)FZ(均值)41.610.947.524.516.2(8.2)锻侧-母材(HAZ)18.99.471.727.515.4(9.4) WM(均值)29.959.910.37.824.9(9.9)FZ(均值)35.337.227.629.122.6(10.7)200 μm200 μm200 μm200 μm200 μm200 μm(a) 锻侧 BM(b) 锻侧 FZ(c) 锻侧 WZ(d) 旋侧 BM(e) 旋侧 FZ(f) 旋侧 WZ图 4 旋、锻态母材及接头局域的KAM图Fig. 4 KAM map of base metal and joint in forged and spinning state. (a) BM of forged side; (b) FZ of forged side;(c) WZ of forged side; (d) BM of spinning side; (e) FZ of spinning side; (f) WZ of spinning side12焊 接 学 报第 42 卷成形）而获得的，旋压形变量较大（旋压减薄率约为46%），其内部存在较多数量的机械储能，在焊接受热时提供了较大的再结晶驱动力. 在接头熔合区和焊缝区等变形晶粒组织较多的区域，旋态和锻态材料的位错密度均逐渐降低. 晶粒间的这种转变，将造成母材热影响区出现“回复再结晶”软化现象，一方面导致了晶粒组织长大和各项异向性增大，发生塑性变形时所需克服的位错堆积阻力变弱，造成拉伸强度下降；另外也导致了旋、锻侧母材HAZ区域合金位错密度降低，使合金发生塑性变形所需的晶界上位错堆叠需求量增大，材料的塑性得以提升，而断后伸长率得到了明显提升.图5为锻、旋态材料从母材到焊接接头的晶粒尺寸的演变经历，其中黑点表示平均晶粒尺寸，黑色横线在长度方向上表示晶粒尺寸的变化幅度. 结合表5中的数据，可见晶粒尺寸及其变化特点：一是当材料经T6处理后，两种状态材料的平均晶粒尺寸均在10 μm左右；当材料经历了焊接热循环之后，两种状态材料热影响区的平均晶粒尺寸均处于10 ~ 15 μm的水平，与各自的原始态(退火处理状态，退火参数为：退火温度425 ℃ ± 3 ℃，保温2 h；随炉冷却35 ~ 40 min，降至260 ℃空冷)的平均晶粒尺寸相当. 二是旋态母材晶粒尺寸的分散性(即标准差)较小，在材料经过较大形变量的旋压成形加工后，所形成的旋态材料晶粒更为细小且均匀，经过打底及盖面焊接两次热循环，其晶粒尺寸及分布特征仍得以保持，与锻侧接头相比，旋态接头热影响区和熔合区的平均晶粒尺寸及标准差均相对较小. 三是旋、锻态接头焊接熔合区的平均晶粒尺寸均在15 ~ 23 μm范围内，与对应的焊缝平均晶粒尺寸20 ~ 25 μm的尺寸已相当匹配，说明组织已具有较好的“连续性”，这对改善焊接接头的综合性能是非常有利的.熔合区锻制件旋压件退火晶粒平均尺寸(标准差) d/μm(a) 锻态材料HAZ熔合区510152025303540晶粒平均尺寸(标准差) d/μm(b) 旋态材料510152025303540图 5 SD2195旋、锻态材料晶粒尺寸及变化过程Fig. 5 Grain size and evolution of SD2195. (a) forged state; (b) spinning state2.3 力学性能分析表6为旋-锻态接头的力学性能检测结果. 对应于上述对微观组织及主要特征量的统计分析结果，焊接接头的抗拉强度平均值(339 MPa)分别达到了旋态母材的71%和锻态母材的68%，断后伸长率平均值达到了7.3%. 其中，拉伸试样断裂位置分别在锻态母材的热影响区、接头熔合线的锻态焊缝侧和旋态母材的热影响区，接头力学性能较高且断裂位置较为分散，说明了该焊接接头组织具有较好的综合性能.表 6 旋-锻态接头力学性能及与母材的对比Table 6 Mechanical properties of the spun-forged joint and comparison with base metal接头/材料状态抗拉强度R m/MPa R m抗拉强度均值/MPa断后伸长率A(%)A断后伸长率均值(%)备注旋-锻态接头3413398.07.31号试样，断裂于锻侧HAZ 3386.02号试样，断裂于锻侧熔合线3378.03号试样，断裂于旋侧HAZ旋态母材(对比)4756.53个试样均值锻态母材(对比)4959.53个试样均值图6为旋-锻态接头的硬度分布情况. 在焊接接头横截面上进行了两排的维氏硬度测试，检测位置分别距离试板底边1.5和4.5 mm，从焊缝中心开始，每2个临近点的距离是0.5 mm，试验的加载第 1 期罗传光，等：不同成形状态2195铝锂合金GTAW焊接头的组织与性能13力为500 gf ，保留载荷时间为10 s . 由图可见，接头硬度总体上是以焊缝中心线为对称轴呈近似对称分布，接头焊缝区的硬度较低，旋侧与锻侧熔合区及热影响区的硬度分布基本一致，焊接热循环对旋、锻侧母材热影响区性能造成了明显影响，即在距焊缝中心15 mm 左右的旋、锻态母材均出现了明显的软化现象，从而导致母材强度性能的下降，而断后伸长率得到了相应提高，这与旋、锻态母材热影响区不同程度出现的变形晶粒转变为亚结构晶粒和再结晶晶粒的特征变化相符.1.5 m m3 m m0WMFZ HAZ(a) 检测位置1501401301201101009080−20−15−10−505距离 L /mm (b) 检测结果接头上部接头下部101520图 6 旋-锻态接头维氏硬度分布Fig. 6 Vickers hardness distribution of spun-forgedjoints. (a) location for the hardness tests; (b) hard-ness test results图7为旋-锻态接头拉伸试样断裂于锻侧熔合线(2号试样)和热影响区(1号试样)的断口形貌.图7a 和图7b 分别是熔合线打底层和盖面层的断口形貌，前者的韧窝小而浅，且分布不均匀，主要以韧性断裂为主，而盖面层的熔合线断口韧窝比打底层大且均匀，具有完全的韧性断裂特征；与断裂在焊接热影响区的断口形貌相比(图7c )，后者的断口一次韧窝大而深，并包含较多的二次韧窝，表明该断口具有较好的韧性，相应的断后伸长率已与母材接近.从喷射沉积2195铝锂合金旋、锻态材料及焊接接头的微观组织特征和力学性能来看，喷射沉积材料自身快速凝固特性所带来的初始晶粒细小、成分均匀等基因性特点在其焊接过程中得到了延续，焊接接头的宏观力学性能较好. 一方面，接头焊缝的晶粒细小而均匀，起到了明显的细晶强化作用.依据多晶体塑性变形理论，多晶体在塑性变形过程中，由于晶界处原子排列紊乱、畸变能高，且晶界两边晶粒的取向不同，滑移难以从一个晶粒内直接传播至另一个晶粒内[18]. 因此，位错滑移在晶内进行时较为容易，而越过晶界的难度相对较大. 如同一体积内的焊缝晶粒越细，则晶粒数量就越多，晶界所占的体积分数也就相应增大，位错滑移进行的难度就更大，焊缝的强度就会相应提高. 另一方面，焊接接头各区域的组织“连续性”较好，通过采用合理的焊接工艺，能够实现该类材料焊接接头各区域具有较好的组织均匀性，从而提高接头的综合力学性能，一定程度上展现了喷射沉积铝锂合金材料应用20 μm20 μm20 μm(a) 打底层熔合区(b) 盖面层熔合区(c) 焊接热影响区图 7 熔合区和热影响区断口形貌Fig. 7 Fracture morphology of FZ and HAZ. (a) FZ ofthe bottom layer; (b) FZ of the top layer; (c) HAZ14焊 接 学 报第 42 卷于焊接结构制造的优势.3 结论(1) SD2195铝锂合金材料经过锻造、旋压等加工经历后，材料的致密性较好，T6态锻制及旋压材料晶粒相比于轧板材料更为细小和均匀，平均晶粒尺寸分别为10.3，8.9 μm ，标准差分别为3.9，2.1 μm .(2) SD2195铝锂合金旋态及锻态材料具有良好的GTAW 焊工艺性，旋-锻态接头的抗拉强度均值达到了各自母材的71%和68%，断后伸长率均值达到7.3%，拉伸断口呈现出明显的韧性断裂特征.(3) 在经历了焊接热循环后，旋-锻态接头焊缝区金属小角度晶界比例较低，旋侧的小角度晶界比例仅为6.4%，锻侧的小角度晶界比例仅为7.8%；旋侧与锻侧的焊接热影响区及熔合区均趋于一种相似的微结构，母材、热影响区、熔合区及焊缝金属的平均晶粒尺寸依次处于10，10 ~ 15，15 ~ 23，20 ~25 μm 的水平，说明组织具有较好的“连续性”，材料初始晶粒细小、成分均匀等特点在后续焊接过程中得到了有效保持.参考文献Gupta R, Nayan N, Nagasireesha G, et al . Development and char-acterization of Al-Li alloys[J]. Materials Science and Engineering:A, 2006, 420(1): 228 − 234.[1]Kostrivas A, Lippold J C. Weldability of Li-bearing aluminum al-loys[J]. International Materials Reviews, 1999, 44(6): 217 − 237.[2]Fielding Paul S, Gorge J. Aluminum-lithium for aerospace[J]. Ad-vanced Materials and Processes, 1996, 150(10): 2 − 24.[3]Jiang Xunyan, Cheng Donghai, Chen Yiping, et al . 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2195、2050铝锂合金热处理组织及性能研究
摘要2195、2050铝锂合金因其优异的综合性能，在国外航空及航天领域应用十分广泛。
在国内，对于2195铝锂合金，目前已经有不少关于添加合金化元素来强化材料性能的研究，也有一些研究时效工艺或者预变形对组织与性能的影响。
但是对于多变量控制的形变热处理的研究较少，对合金热稳定性能和低温、高温力学性能的研究也非常少。
对于2050铝锂合金，目前多数是关于原材料性能包括均匀化处理的研究，有关形变热处理对其组织性能影响的研究比较少。
两种铝锂合金在国内航空及航天领域均未实现广泛应用。
本研究采用正交试验优化方法，以及金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、电子万能试验机等设备对2195、2050铝锂合金形变热处理中固溶温度、预变形量、时效温度、时效时间四个工艺参数对组织、力学性能的影响进行研究，从而对热处理工艺进行优化。
并对优化工艺下两种铝锂合金的低温、高温力学性能以及热稳定试验后材料力学性能和腐蚀性能进行系统研究。
通过研究2195、2050铝锂合金T6、T8热处理工艺后发现：T6热处理工艺中，对于2195、2050铝锂合金，三个工艺参数对材料力学性能中屈服强度、抗拉强度和断后伸长率的因素主次顺序均为时效温度＞时效时间＞固溶温度。
T8热处理工艺中，对两种铝锂合金的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率三项性能指标，时效温度均为影响水平最大的因素，固溶温度为影响水平最小的因素，对2195铝锂合金而言，时效时间对材料强度的影响水平略高于预变形量；对2050铝锂合金而言，时效时间对材料强度的影响水平略低于预变形量。
T6、T8热处理工艺后，2195、2050铝锂合金内部主要析出强化相均为：T1相、δ'相和θ'相，以T1相为主。
从TEM图像可以观察到，2195铝锂合金析出的T1相数量多于2050铝锂合金，其θ'相数量少于2050铝锂合金，与θ'相相比T1相对材料的强化效果更为优异，因此与2050铝锂合金相比，2195铝锂合金强度性能更为优异。
2195铝锂合金搅拌摩擦焊工艺
抗拉强度 ！ „/M Pa
断后伸长率" ％ )
570
8
1 . 2 试验设备及装置
采用重载五轴龙门搅拌摩擦焊设备实施焊接，如 图 1 所示。焊接方向平行于轧制方向。搅拌头轴肩直 径 为 22 mm，采用圆锥形螺纹搅拌头+ 内凹锥面轴肩， 针 长 7. 7 mm，如 图 2 所示。
2 0 1 9 年第1 期 31
增 加 ，这 对 于 航 空 、 需 要 减 重 的结构件来说具有
收稿 日 期 ：2 0 1 8 - 1 0 - 1 7
基金 项 目 ：国家科技重大专项资助项目（2018ZX04013001)
doi ：10.12073/j .hj.20181017002
重要意义[9]。 搅拌摩擦焊目前在许
已经 了应 用 ，
在相同焊接参数条件下，I 型 搅 拌 针 和 n 型搅拌 针 都 能 够 获 得 表 面 成 形 良 好 的 焊 缝 ，对 焊 接 完 成 的 试 样焊缝，进 行 剔 除 飞 边 ，打 磨 焊 缝 表 面 及 其 根 部 后 ，采 用 超 声 相 控 阵 检 测 设 备 对 焊 缝 内 部 质 量 进 行 检 测 。检 测结果发现，I 型搅拌针焊缝相控阵检测结果经常显 示存在内部缺陷，如 图 3 所 示 ，缺 陷 波 峰 较 高 ，属于超 标 缺 陷 ；n 型搅拌针焊缝相控阵检测结果显示无超标 缺 陷 ，焊缝内部质量较好，如 图 4 所 示 。分析该现象原 因 ，可能是由于铝锂合金材料本身硬而脆的特性，塑性 流动性较差，n 型 搅 拌 针 的 三 个 斜 面 相 对 于 I 型搅拌 针 而 言 ，其 斜 面 的 存 在 更 大 程 度 的 增 加 了 材 料 的 流 动 性 ，同时破坏并分散附着于工件表面上的氧化物，在焊 接过程中搅拌能力、产热能力更强，所 以 n 型搅拌针焊 接后焊缝内部质量更佳。
2195铝锂合金焊接性能研究
0前言铝锂合金材料是上世纪以来航空航天材料中发展最为迅速的一种新型轻质高性能结构材料，具有低密度、高弹性模量、高比强度和比刚度、疲劳性能好、耐腐蚀及焊接性能优良等诸多优异的综合性能。
用铝锂合金代替常规的高强度铝合金可使结构质量减轻5%～15%，刚度提高15%～20%，因此，它在航空航天领域显示出了广阔的应用前景[1-3]。
铝锂合金在航天应用的标志性成果是20世纪90年代美国将2195第三代铝锂合金用于航天飞机的燃料储箱。
采用2195合金制造的整体焊接结构贮箱，其中液氢箱可减重1907kg，液氧箱可减重736kg，因此被称为超轻燃料贮箱。
俄罗斯“能源号”运载火箭的低温贮箱是采用1460铝锂合金制成，成功地运载了“暴风雪号”航天飞机[2-4]。
焊接是制造铝锂合金航空航天产品如贮箱的主要工艺之一。
前苏联对中强1420铝锂合金焊接的研究时间长达10多年，从焊接工艺方法、焊接组织、焊接性能及焊后热处理都进行了深入的理论研究和探讨。
20世纪80年代还开展了高强1460铝锂合金可焊性的研究[5-7]。
2195铝锂合金由于含有合金元素Li，焊接裂纹敏感性很高，尤其是液化裂纹敏感性很高，结构焊接时易出现焊接液化裂纹。
而液化裂纹的可补焊性很差，会导致结构焊接无法完成。
为推动2195铝锂合金在我国航天结构上的应用，西南铝、航天703所联合开展了2195铝锂合金焊接性能研究。
1实验方案1.1实验材料实验所用材料为西南铝生产的2195铝锂合金T8状态板材，其化学成分如表1所示。
表12195铝锂合金化学成分（质量分数/%）合金2195T8Li1.04Cu4.2Mn0.01Mg0.41Zr0.12Zn0.03Ag0.39Ti0.026Al余量1.2实验方法通过焊接热模拟试验对合金的焊接裂纹敏感性进行评定，在此基础上选用现有的Al-Cu、Al-Si和Al-Si-Cu系焊丝，通过十字搭接试验进一步评定2195铝锂合金焊接裂纹敏感性，以此确定适配焊丝的成分体系。
工艺参数对铝合金双面搅拌点焊力学性能的影响
工艺参数对铝合金双面搅拌点焊力学性能的影响孙世烜;李延民;郝云飞;贺佳誉;红亮;赵燕【期刊名称】《铝加工》【年(卷),期】2016(000)001【摘要】对2mm厚5052铝合金进行了4种不同工艺条件的双面搅拌摩擦点焊，摸索搅拌头旋转速度、焊接进给量、焊接进给速度及焊接停留时间对点焊接头断面形貌和力学性能的影响。
结果表明，当搅拌头旋转速度为2400r/min，焊接进给量为1.6mm，焊接进给速度为0.4mm/s，焊接停留时间为7s时，接头的抗剪力分别达到最大。
【总页数】11页(P15-24,10)【作者】孙世烜;李延民;郝云飞;贺佳誉;红亮;赵燕【作者单位】首都航天机械公司，北京100076;首都航天机械公司，北京100076;首都航天机械公司，北京100076;首都航天机械公司，北京100076;首都航天机械公司，北京100076;首都航天机械公司，北京100076【正文语种】中文【中图分类】TH131.2;TG457.14【相关文献】1.工艺参数对复合搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响 [J], 严铿;冯杏梅;赵勇;曹亮2.搅拌头停留时间对6082铝合金搅拌摩擦点焊接头组织和力学性能的影响 [J],蔡月华;张克梁;张大童;张文3.工艺参数对AA2524回填式搅拌摩擦点焊接头成形及力学性能的影响 [J], 陈丹; 李京龙; 熊江涛; 石俊秒; 豆建新; 柴鹏4.焊接工艺参数对7B04-T6铝合金搅拌摩擦点焊接头疲劳性能的影响 [J], 王磊;赵新华;丛家慧;回丽;付强5.搅拌摩擦点焊工艺参数对接头组织及力学性能的影响 [J], 徐红勇;王瑾;聂盼;吉华;洪晓祥;张阳阳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
铝合金搅拌摩擦焊插入工艺参数对轴向力和扭矩的影响
铝合金搅拌摩擦焊插入工艺参数对轴向力和扭矩的影响曹丽杰;潘荣秀;郑钟盛【摘要】搅拌摩擦焊接(FSW)插入阶段获得的轴向下压力和旋转扭矩是衡量FSW 焊机静态性能的重要指标.为了降低插入尾部阶段的轴向下压力和扭矩,对6013铝合插入阶段工艺参数和产生的轴向力及扭矩之间的关系进行了试验研究,插入阶段最大轴向力和最大扭矩几乎同时出现在插入的尾段,保证探头旋转速度Rp不变、减小插入速度vp、保证vp不变、增加Rp,可以降低最大轴向力Pemax和最大扭矩Csansx.工艺参数通过插入过程的热输入能量影响工件的温度、状态,从而影响Pzmax和Czmax.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2011(039)010【总页数】5页(P55-58,62)【关键词】搅拌摩擦焊;铝合金;插入阶段;工艺参数;轴向力;扭矩【作者】曹丽杰;潘荣秀;郑钟盛【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院,上海201620;上海工程技术大学机械工程学院,上海201620;上海工程技术大学机械工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TG453搅拌摩擦焊接(friction stir welding)是一种利用高速旋转的搅拌探头与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑化的固相焊接技术。
它主要用于高强铝合金等难以熔焊材料的焊接。
由于是固相连接技术，焊接温度较低，实现焊接的热输入仅为MIG焊的20%，可节约能源。
同时，不需要填充焊接材料，焊缝附近的残余变形和焊接残余应力较小，接头力学性能优良［1］。
搅拌摩擦焊接过程包括插入、焊接、拔出三个阶段。
插入阶段工艺参数是衡量FSW焊机静态性能的重要标准，一方面工具在插入阶段经受了一定程度的磨损;另一方面，工具和材料之间存在热-机械作用，因此插入阶段具有较高的轴向下压力和扭矩，这就要求FSW焊机应具有一定的承载能力和刚度。
分析插入阶段工艺参数和机械作用结果之间的内在关系，有助于减小这一阶段传递到FSW焊机的力和扭矩，对灵活选择FSW焊机，提高焊接质量具有重要的意义。
2195铝锂合金摩擦搅拌焊接头组织
2195铝锂合金摩擦搅拌焊接头组织陈永来;李劲风;张绪虎;朱瑞华;杨珂【摘要】采用圆柱形搅拌头和带螺纹搅拌头，制备2195-T8铝锂合金摩擦搅拌焊接头，研究搅拌头前进速度与旋转速度对接头孔洞缺陷的影响，分析接头的显微组织特征。
结果表明：当圆柱形搅拌头旋转速度与前进速度比值不当时，在接头前进侧下部容易产生贯穿整个接头的隧道型缺陷(连续孔洞)；采用带螺纹搅拌头可以消除接头的这种缺陷，有效提高接头抗拉强度。
2195-T8铝锂合金基材中强化相包括 T1相(Al2CuLi)和θ′相(Al2Cu)；热机影响区所有θ′相及大部分T1相溶解；而焊核区T1相和θ′相均完全溶解，并在焊核区产生较多位错。
热影响区和基材为沿轧制方向的板条状晶粒；热机影响区晶粒发生偏转和变形；焊核区晶粒均发生再结晶，但焊核区边缘近热机影响区再结晶晶粒尺寸较小，而中心焊核区再结晶晶粒长大。
%The friction stir welding (FSW) joints of 2195-T8 Al-Li alloy were prepared by straight cylindrical pin and threaded cylindrical pin. The effect of rotational speed and welding speed on the hole defect was investigated, and the microstructure of the FSW joint was observed.The results show that when the straight cylindrical pinis used at an inappropriate ratio of rotational speedtowelding speed, continuous hole(or tunnel)atthe bottom of advancing side forms. Meanwhile, this defect canbe eliminated by the threaded cylindrical pin, and the joint strengthiseffectively enhanced. The strengthening precipitates of 2195-T8 Al-Li alloy consist ofT1 (Al2CuLi) andθ′(Al2Cu). In thermo-mechanically affected zone (TMAZ), allθ′ precipitates but mostT1 precipitatesaredissolved. While, all theθ′andT1 precipitates in nugget zone (NZ)aredissolved, and a lot of dislocationsgenerate. The TMAZ grains undergo deflection and deformation duringthe welding process. The NZ grainsarerecrystallized, and the recrystallized grains of the NZ close to the TMAZarelarger than thoseof the NZ center.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2016(026)005【总页数】9页(P964-972)【关键词】2195铝锂合金;摩擦搅拌焊;孔洞缺陷;接头组织【作者】陈永来;李劲风;张绪虎;朱瑞华;杨珂【作者单位】航天材料及工艺研究所，北京 100076;中南大学材料科学与工程学院，长沙410083;航天材料及工艺研究所，北京100076;航天材料及工艺研究所，北京 100076;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TG146.2铝锂合金的研究和开发至今已有80多年历史，迄今为止已开发了三代铝锂合金。
2195铝合金固溶热处理
2195铝合金固溶热处理2195铝合金是一种高强度、耐热的铝合金材料，常用于航空航天、船舶和汽车等领域。
固溶热处理是2195铝合金的一种重要工艺，可以显著改善其力学性能和耐热性能。
固溶热处理是通过加热合金至固溶温度，使合金中的固溶体达到平衡状态，然后迅速冷却，使固溶体中的溶质原子保持在固溶体中的固溶状态。
2195铝合金的固溶温度一般为500°C左右，固溶时间一般为1-2小时。
固溶热处理的目的是通过溶解合金中的溶质原子，使其均匀分布在基体中，减少合金中的析出相，提高合金的强度和韧性。
固溶热处理可以显著改善2195铝合金的力学性能。
固溶处理后，合金的强度和硬度都会显著提高，同时保持较好的延展性和韧性。
这是因为固溶处理可以使合金中的溶质原子均匀分布在基体中，弥补原来的缺陷和不均匀组织，提高了合金的强度和韧性。
固溶热处理还可以显著改善2195铝合金的耐热性能。
固溶处理后，合金中的溶质原子可以有效地抑制析出相的形成，减少晶界和析出相的敏感性，提高合金的耐热性能。
此外，固溶处理还可以消除合金中的残留应力和组织缺陷，提高合金的疲劳寿命和抗应力腐蚀性能。
固溶热处理的工艺参数对2195铝合金的性能有重要影响。
固溶温度和固溶时间是影响固溶处理效果的关键因素。
过高的固溶温度或过长的固溶时间会导致合金中的溶质原子过度溶解，降低合金的强度和韧性；而过低的固溶温度或过短的固溶时间会导致合金中的溶质原子未能完全溶解，影响固溶处理效果。
除了固溶热处理外，还可以通过时效处理进一步改善2195铝合金的性能。
时效处理是在固溶处理后，通过加热合金至较低的温度，保持一定的时间，使合金中的溶质原子重新聚集，形成更稳定的析出相。
时效处理可以进一步提高合金的强度和硬度，同时保持较好的延展性和韧性。
固溶热处理是提高2195铝合金力学性能和耐热性能的重要工艺。
合理选择固溶温度和固溶时间，可以使合金中的溶质原子均匀分布在基体中，提高合金的强度和韧性；通过时效处理进一步改善合金的性能。
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用 ２１９５铝锂 合金 作 为航 天飞机 外贮 箱 的材 料 ，结构 质量 比原来 采用 ２２１９材料 减 轻 质 量 ７％ ，有效 载荷 增加 １０％ 一１５％ １，２ｊ．但 铝锂 合 金熔 焊 时 的 主要 问 题有 ：焊接 气孔 、焊接 热裂 纹和接 头弱 化 ，特别 是接 头弱化 和气 孔 问题 尤 为 突 出 Ｊ，这 导致 焊 接 接 头 强 度远低 于母 材金属 ．
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第３ ７卷 第４期
焊 接 学 报
Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．４
２ ０ １ ６年 ４ 月 ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＦ ＴＨＥ ＣＨＩＮＡ ＷＥＬＤＩＮＧ ＩＮＳＴ ＩＴＵＴＩＯＮ Ａｐｒ ｉｌ ２ ０ １ ６
工艺 参 数对 ２ １ ９５铝 锂 合 金 搅 拌 摩 擦 焊 接 头 力 学 性 能 的 影 响
１ 试 验 方 法
试验采 用 ２１９５一Ｔ８铝 锂 合 金 板 材 ，试 件 尺 寸 为 ２００ ｍｍ ×１００ ｍｍ ×５ ｍｍ，其 化 学 成 分 和 力 学 性 能如 表 １，表 ２所示 ．
搅 拌摩 擦 焊 （ＦＳＷ）是 一 种 新 型 固相 连 接 的方 法 ，通过 高速旋 转 的搅 拌 头 与被 焊 材料 表 面 间产 生 的摩擦 热 ，使材 料在 塑性 状态 下 受 到挤 压 而 实 现连
张 华 ， 秦 海龙 ， 吴会 强。
（１．北京石油化工学院 光机 电装备技术北京市重点实验室 ，北京 １０２６１７； ２．钢铁研究总 院 高温材料研究所 ，北京 １０００８１；３．北京宇航系统工程研究所 ，北京 １０００７６）
摘 要 ：文 中采用不 同搅拌摩擦焊工艺对 ２１９５铝锂合金的可焊性进行了研究．结果 表明 ，接头抗拉强度 随旋转频 率的提高先增后 减 ，随焊接速度的提高先增后减．当旋转频率 为 ６００ ｒ／ｍｉｎ、焊接速度 为 ２００ ｍｍ／ｍｉｎ时 ，接 头抗拉 强度最高 ，为 ４３２．８ ＭＰａ，是母材强度 的 ７７．３％．接头 区域 的硬度低于母材 ．热影 响区内临近 ＨＡＺ／ＴＭＡＺ界面 的区 域 是整个接 头中软化程度最大 的区域．根据热输入 的变化 ，断裂方式 可以分 为两种 ：模式 １：断裂发 生在热影 响区 ， 呈现塑性断裂特征 ，断 口特征为等轴韧窝 ；模式 ２：断裂发生在 焊核 区 ，断裂方式为韧一脆混合 型断裂 ． 关键词 ：铝锂合金 ；搅拌摩擦 焊 ；力学性 能 ；断裂行 为 中图分类号 ：ＴＧ ４５３．９ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：０２５３—３６０Ｘ（２０１６）０４—００１９—０５
Ｆｉｇ．４ Ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ｏｎ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
图 ６ 旋 转 频 率／焊 接 速 度 比值 对 接 头 抗 拉 强 度 的 影 响 Ｆｉｇ．６ Ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｈｅａｔ ｉｎｐｕｔ ｏｎ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｊｏｉｎｔｓ
表 １ ２１９５合 金 母 材 化 学 成 分 （质量 分 数 。％ ）
Ｔａｂｌｅ １ Ｃｈｅｍ ｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ２１ ９５ ａｌｌｏｙ
接．铝锂合 金搅 拌 摩 擦 焊 ，由于 焊接 温度 较 低 ，材 Ｃｕ Ｍｇ
Ａｇ
Ｆｅ
Ａ１
料没有 熔化 ，因而避免 了铝 锂合 金 中 Ｌｉ元素 的挥发 ３．９９ ０．３８ １．０９ ０．１ ０．４２ ０．１７ 余量
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第 ４期
爵
皇
、 目
魁 瞩 衽
张 华 ，等 ：工 艺参数 对 ２１９５铝 锂合金 搅拌 摩擦 焊接 头力 学 性能 的影 响
善
Ｅ
越 骥 辍
２１
图 ４ 旋转 频 率对 接 头抗 拉 强 度 的 影 响 （ｖ＝２００ ｍｍ／ｍｉｎ）
度 达到最 大值 ４３２．８ ＭＰａ．当旋转 频率 继续增 加 时 ， 值 为 ／／２，ｍ值 越 大 则 代 表 热 输 人 越 大．ｍ 较 小 的 两
抗拉 强度 出现 了 比较 明显 的降 低．强 度 下 降 的原 因 组 ，旋转 频率 也 降低 ，致 使 搅拌 头未 能 充分 发 挥搅 拌
文 中采 用 国内 自主生产 的第 ３代 铝锂合 金 ２１９５ 所示．为方便描述 ，定义旋 转频率与焊接速度 的 比
收稿 日期 ：２０１４—０７—１６ 基金项 目：新金属材料 国家 重点实验 室开放基 金资 助项 目（２０１２一
Ｚ０２）
值为 ｍ．接头形式为平板对接．焊前先用丙酮去除 待焊部位两侧的油污 ，再用不锈钢钢丝刷清理 ，使其 露出金属光泽．搅拌 头 由高速钢加工而成 ，轴肩尺
接头 的硬度 小 于母 材 ，而 力 学性 能 通 常 只能 达 到母
材强度 的 ７０％左 右 Ｊ． 目前 研 究 大 多 局 限 于工 艺
的优化和强度 的提高 ，仍然需要进一步分析强度降
低 的机 理 以及 提 出合理 的焊后 改善 工艺 ．
文中 ２１９５铝锂合金 ＦＳＷ 焊接工艺参数 如表 ３
损失 ，焊后 接 头 不 易 形成 脆 性 相 以及 气 孔 和 裂 纹 ，
接头残 余 应 力 较 低 ，强 度 系 数 高 Ｊ．铝 锂 合 金
表 ２ ２１９５一Ｔ８态 合 金 力 学 性 能
ＦＳＷ 主要 存 在 的 问题 为 接 头 软 化 ，接 头 强 度 降 低 ．
Ｔａｂｌｅ ２ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ２１ ９５ Ｔ８
０ 青 专
进行 搅拌摩 擦 焊．选用 ５ ｍｍ 厚 的 ２１９５一Ｔ８铝 锂 合 金进 行搅拌 摩 擦焊 ，研究 了随工艺 参 数 变化 ，接 头 抗
ห้องสมุดไป่ตู้
与传统 的铝 铜 合 金 相 比，铝 锂 合金 可 以使 结 构 拉 陛能 、硬 度及 断裂 形式 的变 化 ，讨论 得 出了 获得 最 重量 减 轻 １０％ ～２０％ ，结 构 刚 度 提 高 １５％ 一２０％ ． 优力 学性 能无 缺 陷焊缝 的工 艺参 数 ．