2219-T6鋁合金攪拌摩擦焊接及其等離子弧復(fù)合技術(shù).pdf

1、2219-T6鋁合金由于其良好的力學(xué)性能、斷裂韌性以及抗應(yīng)力腐蝕性能在航天工業(yè)中受到青睞，尤其在燃料貯箱領(lǐng)域中被廣泛使用。本文以2219-T6鋁合金為研究對象，對攪拌摩擦焊接以及等離子弧輔助的攪拌摩擦焊接進(jìn)行研究，針對接頭的力學(xué)性能、微觀組織以及焊接熱循環(huán)進(jìn)行系統(tǒng)的研究并揭示它們之間的相關(guān)性。
　　對2219-T6鋁合金進(jìn)行了直接攪拌摩擦焊接。對接頭進(jìn)行微觀組織分析表明，接頭的橫截面可以分為四個區(qū)域：母材區(qū)；發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶，形成

2、了細(xì)小等軸晶組織的焊核區(qū)；在攪拌頭機(jī)械擠壓和熱循環(huán)雙重作用下發(fā)生較大變形的熱機(jī)影響區(qū)以及僅受熱循環(huán)作用，組織粗化的熱影響區(qū)。當(dāng)轉(zhuǎn)速為800rpm時，形成無焊接缺陷接頭的最高焊接速度為260mm/min。并且最高抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到341 MPa，是母材強(qiáng)度的82％，接頭全部斷在熱影響區(qū)內(nèi)，斷裂形式為混合斷裂。通過對接頭沉淀相及焊接熱循環(huán)的研究發(fā)現(xiàn)，熱影響區(qū)內(nèi)的θ′相粗化是造成其軟化的主要原因，并且焊速過低會導(dǎo)致θ′相粗化的時間變長，從而導(dǎo)致

3、力學(xué)性能的降低，因此，為了提高焊接接頭力學(xué)性能，應(yīng)該采用焊接時間較短的焊接規(guī)范。
　　對等離子弧的在不同工藝參數(shù)下的預(yù)熱熱循環(huán)進(jìn)行了測量，其工藝參數(shù)主要包括預(yù)熱電流、行走速度、等離子弧長和焊前停留時間。從結(jié)果中可以看出預(yù)熱電流和行走速度對預(yù)熱熱循環(huán)的影響較大。對上表面與中間面的熱循環(huán)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，兩個面上的熱循環(huán)溫度相近，溫度差別很小，這表明等離子弧在被焊金屬厚度方向上所產(chǎn)生的預(yù)熱溫度梯度較小。最高溫度出現(xiàn)在行走速度300mm/m

4、in、預(yù)熱電流18A時，為202℃。
　　對2219-T6鋁合金進(jìn)行了以等離子弧為輔助熱源的攪拌摩擦焊接。接頭的微觀組織特點(diǎn)沒有發(fā)生變化。對接頭沉淀相分布進(jìn)行分析得出，各區(qū)的沉淀相均較母材區(qū)增多，密度增大。熱影響區(qū)由于僅受熱循環(huán)的作用，沉淀相發(fā)生長大；熱機(jī)影響區(qū)由于受到機(jī)械和熱循環(huán)的雙重作用，沉淀相分布上也與晶粒變形的方向相一致；焊核區(qū)內(nèi)沉淀相長大最為明顯，密度最大。當(dāng)轉(zhuǎn)速為800rpm時，形成無焊接缺陷接頭的最高焊接速度為600