2060鋁鋰合金變極性等離子焊接特性研究.pdf

1、作為第三代新型鋁鋰合金，2060Al-Li合金具有低密度、高強(qiáng)度、高損傷容限等特性，在航空航天領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的前景。2060鋁鋰合金可用于飛機(jī)蒙皮結(jié)構(gòu)件，開展對(duì)2060鋁鋰合金的焊接技術(shù)的研究十分必要。薄板鋁鋰合金常規(guī)焊接方法存在熱輸入大、變形大以及力學(xué)性能差等問題，而變極性等離子焊接技術(shù)以其穩(wěn)定性高，焊接變形小的特點(diǎn)，能有效解決上述問題。
　　本文采用VPPA（變極性等離子焊）對(duì)厚度為2mm的2060-T8鋁鋰合金的對(duì)接接頭進(jìn)行

2、焊接，對(duì)不同焊接工藝參數(shù)條件下的焊縫成形進(jìn)行對(duì)比分析，研究結(jié)果表明最優(yōu)的焊接參數(shù)為：電極送絲速度1.76m/min，保護(hù)氣10L/min，離子氣1.5L/min，正反極性時(shí)間比為19:4，正極性電流70A，負(fù)極性電流110A，焊接速度330mm/min工藝參數(shù)時(shí)焊縫成形最好，并可以有效控制氣孔以及未熔合等缺陷。
　　對(duì)VPPA和TIG接頭組織和力學(xué)性能分析比較可以發(fā)現(xiàn)：VPPA焊接接頭包括焊縫、熱影響區(qū)和母材，焊縫區(qū)包括細(xì)晶區(qū)，柱

3、狀晶區(qū)和等軸晶區(qū)，母材主要由α-Al和大量彌散的析出強(qiáng)化相T1（Al2CuLi）相等組成，熱影響區(qū)中的T1相部分溶解，析出了大量彌散強(qiáng)化相Al3Li和TB相，焊縫組成相為α-Al基體相、T相（AlLiSi）、T2相（Al6CuLi3）、TB相（Al7Cu4Li）和Si相，焊縫的顯微硬度最低，成為焊接接頭的薄弱環(huán)節(jié)。與VPPA焊接接頭相比，交流TIG焊接接頭組織基本相同，但熱影響區(qū)T1相溶解更多，而且VPPA細(xì)晶粒區(qū)分布在熔合線附近的焊縫

4、下部，交流TIG焊細(xì)晶粒區(qū)均勻分布在熔合線附近且較薄，細(xì)晶粒區(qū)的分布與熔池流動(dòng)和Al3Zr粒子非均勻形核作用以及Li元素作用有關(guān)，并影響焊接接頭的斷裂行為。VPPA焊接接頭抗拉強(qiáng)度最大值為401.7MPa，是母材強(qiáng)度的80％，高于交流TIG焊接接頭抗拉強(qiáng)度300MPa。通過接頭拉伸斷裂行為分析可以發(fā)現(xiàn)，交流TIG焊接接頭與VPPA焊接接頭斷口均表現(xiàn)為微孔聚集型斷裂與準(zhǔn)解理斷裂的復(fù)合形式，但兩者斷裂行為有所不同，VPPA焊接接頭斷口表現(xiàn)出

5、更強(qiáng)的韌性斷裂特征，斷裂于焊縫中部，而交流TIG焊接接頭斷裂于細(xì)晶區(qū)與柱狀晶區(qū)交界處。細(xì)晶粒區(qū)的分布對(duì)接頭拉伸性能具有很大影響，均勻分布在熔合線附近的細(xì)晶粒區(qū)與柱狀晶區(qū)晶粒差異較大，拉伸過程中變形不協(xié)調(diào)，塑性較差是影響交流TIG焊接接頭斷裂主要因素，導(dǎo)致其拉伸強(qiáng)度較低；而偏聚分布在焊縫底部的細(xì)晶粒區(qū)并未影響VPPA焊接接頭斷裂，第二相及氣孔缺陷是影響VPPA焊接接頭斷裂的主要因素。
　　為了提高接頭的整體力學(xué)性能，對(duì)VPPA接頭進(jìn)