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。     

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。     

铝锂合金激光焊接头典型缺陷分析

进行了激光自熔焊、激光填丝焊和激光一MIG电弧复合焊试验,借助光学显微镜观察和x射线探伤,分析了铝锂合金焊接接头典型缺陷的成因及控制措施.结果表明:铝锂合金焊接接头缺陷以表面等成形缺陷和内部气孔为主;不同焊接方法条件下所得接头的常见表面成形缺陷特征各异;通过合理调节焊接参数均可以实现对各种缺陷的有效控制.     

5A90铝锂合金激光焊焊缝微观组织特征

采用Nd:YAG激光焊进行了5A90铝锂合金薄板的对接试验,测试了接头横截面不同位置沿水平方向的显微硬度.利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了焊缝金属不同位置的显微组织变化.结果表明,焊缝区不同位置的显微硬度低于母材;焊缝熔合线附近出现了等轴晶粒细晶区(EQZ);5A90合金主要的析出强化相是δ’相,在焊缝金属不同位置都有LI2超点阵衍射斑点的出现,证实焊缝中有δ’相析出,但数量很少,这解释了焊缝显微硬度降低的原因.     

时效处理对铝锂合金电子束焊接头耐蚀性能的影响

对铝锂合金电子束焊接头进行焊后热处理,研究了时效处理前后接头各区域的晶间腐蚀、剥蚀和电化学腐蚀行为。结果表明,接头经过时效处理后,焊缝晶界析出的T1(Al_2CuLi)相数量增加,并且形成了明显的晶界无沉淀带(Precipitate Free Zone,PFZ)。焊态下接头未出现晶间腐蚀,热影响区和母材区均出现了孔蚀;焊后时效处理增大了接头的晶间腐蚀倾向,热影响区同时发生了孔蚀和晶间腐蚀,母材区出现了严重的晶间腐蚀。焊态下焊缝和热影响区均具有优异的抗剥蚀能力,母材区对剥蚀的敏感性较高;焊后时效处理可提高接头母材区的抗剥蚀能力,但会增大热影响区的剥蚀敏感性。电化学腐蚀测试表明,与时效后的接头焊缝相比,焊态下焊缝的自腐蚀电位较高,腐蚀电流密度小,具有相对较好的耐蚀性。     

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。     

焊接工艺参数对铝锂合金激光焊焊缝成形的影响

通过3 mm厚5A90铝锂合金激光焊工艺试验,采用无量纲背宽比R表征焊缝截面,较系统地研究了激光功率、焊接速度和离焦量对焊缝成形的影响规律.结果表明,焊缝背宽比随激光功率的增大而增大,随焊接速度的增大而减小,且在离焦量为0～+1 mm范围内达到最大.激光功率和焊接速度的合理匹配,可以获得较好的焊缝成形.     

焊接电流对铝锂合金激光-MIG复合焊焊缝成形的影响

对3mm厚5A90铝锂合金板材进行YAG-MIG复合焊试验,发现复合焊虽能增加MIG焊缝的熔宽和熔深,但当焊接电流小于一定阈值时.复合焊效果并非大于二者单独施焊效果之和.即复合焊只能实现"1+1<2"的焊接效果;只有当焊接电流超过该阈值时,复合焊才会出现"1+1>2"的焊接效果.此时复合焊的优势才得以充分体现.这主要是在复合焊接过程中,电流的高低影响熔池的铺展性,进而影响激光对母材的穿透力所致.     

5A90铝锂合金激光填丝焊焊缝金属组织特征分析

采用激光填丝焊进行了5A90铝锂合金薄板的焊接试验,对填丝焊及激光焊接头的表面形貌、横断面、显微组织和硬度进行了研究.并通过透射电镜(TEM)分析了焊缝的析出相.结果表明,激光填丝焊可以改善激光焊焊缝表面的凹陷,有效改善焊缝成形;填丝焊与激光焊焊缝的显微组织差别不大,主要的析出相为δ'相(Li3Al),析出相种类一致,仅尺寸和数量不同;填丝焊与激光焊的接头硬度低于母材,但填丝焊的平均硬度值高于激光焊.     

1420铝锂合金激光焊接工艺研究

对2.5 mm厚1420铝锂合金板材进行了YAG激光焊接,重点研究了YAG激光焊接工艺参数对焊缝成形的影响和接头的拉伸、疲劳性能及其影响因素.研究结果表明,焊接工艺参数中离焦量对焊缝成形的影响为抛物线趋势,存在最佳离焦量值;焊接速度对它的影响为直线下降趋势;激光功率对它的影响为直线上升趋势.热处理的影响较大,热处理后接头的抗拉强度有很大提高.     

铝锂合金形变热处理的织构组织

铝锂合金具有密度低，强度和弹性模量高以及耐热、耐蚀性好等优点，因而在航空中得到应用。但是，这种合金因塑性差、成型困难，尤其是单向轧制机械纤维(流线)和晶体学纤维形成的各向异性，大大地限制了其材料的应用。为此，西北有色金属研究院从改变轧制方式、调整合金成分、提高合金质量等方面着重研究了铝锂合金热处理工艺与织构组织的关系，试图达到改善组织结构、减小各向异性的目的。 1 实验 试样用俄罗斯进口的1420半成品合金板，化学成分为(wt%)：2.011Li，5.53Mg，0.10Zr，余量Al。原始板厚为2.0mm，试样状态及热处理工艺如下…     

1420铝锂合金激光焊接接头拉伸性能分析

针对2.5 mm厚1420铝锂合金板材,研究了修饰焊和焊后热处理对激光焊接接头拉伸性能的影响,并且分析了轧制方向对接头拉伸性能的作用.试验结果表明:修饰焊对接头拉伸性能影响不大,但可明显改善焊缝成形,减少焊缝缺陷;热处理工艺对接头的拉伸性能影响最大,能显著提高接头的抗拉强度;轧制方向对接头的拉伸性能没有影响.     

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。     

2091铝锂合金焊接接头的热处理强化

对２０９１铝锂合金接头弱化的原因进行了分析，研究了焊后热处理对２０９１合金接头强度的影响，提出了分级固溶时效处理化铝锂合金焊接接头的新方法。研究表明对铝锂合金接头进行分级固溶时效处理，可以有效提高强度，改善塑性。     

热处理对2A97铝锂合金轧板微观组织与力学性能的影响

研究了新型高强2A97铝锂合金在不同的热处理状态下的微观组织及力学性能.结果表明:轧制态2A97铝锂合金经过热处理后,硬度得到了大幅度提高;520℃×80 min固溶+165℃×30 h时效处理,布氏硬度值高达187 HB,抗拉强度为510 MPa,伸长率为8%;时效初期硬度下降,出现回归现象,随着时效时间延长,合金硬度逐步升高,时效30 h,硬度接近峰值.     

2099铝锂合金搅拌摩擦焊接接头微观组织研究

通过显微硬度测试、金相观察、EBSD和透射电镜观察等手段研究T83态2099铝锂合金挤压型材FSW焊缝的微观组织和硬度分布。结果表明：焊缝区的硬度分布呈W型,热机械影响区的硬度最低。基材呈部分再结晶组织,主要析出相为T1相和δ′相,存在{112}<111>铜型、S织构和立方织构。焊接区域的晶粒尺寸均小于基材,且该区域在焊接过程中基材的原有析出相发生溶解后重新析出细小的δ′相。焊核区发生动态再结晶,存在大量旋转立方织构。热机械影响区和热影响区分别以{112}<110>织构和{112}<111>铜型织构为主,且都存在较弱的{001}<120>再结晶织构。     

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%。     

1420铝锂合金激光焊接接头疲劳性能分析

以厚2.5mm的1420铝锂合金板材作为试验对象，针对激光焊接工艺方法中容易影响疲劳性能的焊后热处理工艺进行了研究，并分析了这个因素对接头疲劳性能的影响。试验结果表明：热处理工艺对接头的疲劳性能影响最大，热处理工艺选择不当，能使疲劳性能明显下降。     

2195-T6铝锂合金搅拌摩擦焊接头微观组织结构与力学性能

采用搅拌摩擦焊对2 mm厚的2195-T6铝锂合金进行焊接,利用OM,SEM,EBSD等分析技术探讨焊接速度对接头组织结构与力学性能的影响. 结果表明,搅拌头转速为800 r/min、焊接速度在120 ~ 210 mm/min范围内,焊核区晶粒均较为细小,平均晶粒尺寸约为1 μm. 随着焊接速度的提高,大角度晶界含量增大,焊核区的{110}<110>织构和{011}<100>戈斯织构消失. 接头硬度的最低值均出现在后退侧热影响区,且在焊接速度为180 mm/min时,接头的抗拉强度与断后伸长率达到最大值,最大抗拉强度为467 MPa,约为母材的86.3%,此时断后伸长率为5.0%,断裂模式为韧性断裂,但断口呈现一定的脆性断裂特征.     

1420铝锂合金激光焊接气孔形成机理

1420铝锂合金与传统的2000、7000系列铝合金相比，密度低12％，弹性模量高8％左右，具有优异的抗腐蚀性和高温性能。激光焊接作为一种快速高效的焊接方法，在焊接1420铝锂合金时存在一个问题，即具有严重的气孔倾向。针对1420铝锂合金激光焊接中气孔产生的原因进行了比较系统的分析。分析认为，表层物质是焊接过程中氢的主要来源，一定要采用适当的方法进行彻底的清除，而Mg、Li等合金元素不仅增加了熔池吸氢倾向，还增加了匙孔末端的不稳定性，应该采用合适的熔透模式，改善熔池的流动，将这种不稳定性降到最低。