2 A 97鋁鋰合金光纖激光焊接工藝優(yōu)化及組織性能分析.pdf

1、我國自主研發(fā)的2A97鋁鋰合金，因其具有高強(qiáng)韌性、良好的熱穩(wěn)定性、各向異性低以及可焊性等優(yōu)點(diǎn)，在先進(jìn)制造領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。相對(duì)于常規(guī)焊接方法，光纖激光焊具有能量密度高、焊后變形小等優(yōu)點(diǎn)，因此更加適合于鋁鋰合金薄板的焊接。然而，目前國內(nèi)關(guān)于2A97鋁鋰合金光纖激光焊接相關(guān)的研究還不成熟，系統(tǒng)的研究該種鋁鋰合金激光焊接相關(guān)的工藝－組織－性能的研究較少，這限制了2A97鋁鋰合金在航空航天及武器裝備領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。因此開展2A97鋁鋰

2、合金光纖激光焊接相關(guān)的研究具有非常重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。
　　本文以2A97鋁鋰合金薄板作為母材，主要研究了其光纖激光填絲焊接接頭相關(guān)的工藝優(yōu)化、組織特征以及接頭的力學(xué)性能。初步研究了焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫成型的影響，并根據(jù)焊縫成型情況對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和優(yōu)化，與此同時(shí)對(duì)填充四種不同類型焊絲所形成焊接接頭的組織和性能進(jìn)行了分析和比較，其研究結(jié)果為今后2A97鋁鋰合金激光焊接相關(guān)的生產(chǎn)實(shí)踐提供一定的參考依據(jù)。
　　通過系

3、統(tǒng)的焊接工藝試驗(yàn)，研究了工藝參數(shù)（激光功率、焊接速度、送絲速度、焊絲種類）對(duì)2A97鋁鋰合金光纖激光焊接焊縫成型的影響。研究發(fā)現(xiàn)：激光功率和焊接速度對(duì)焊縫熔寬的影響非常明顯，而送絲速度對(duì)焊縫熔寬的影響很小，且隨著焊接速度和激光功率的增大，形成深熔焊縫的參數(shù)范圍會(huì)越來越窄。在線能量相同的情況下，高速焊所獲得的焊縫成型較好。四種焊絲形成的焊縫出現(xiàn)裂紋的可能性較小，但都具有一定的氫氣孔敏感性。焊縫氫氣敏感性排列為：ER4047＞ER2319≈

4、ER2A97＞ER5356。
　　通過觀察四種不同焊絲形成焊縫焊后的組織特征表明：焊接接頭從熔合線附近到焊縫中心，焊縫按照生長方式分類依次為熔合線附近的細(xì)晶區(qū)、柱狀樹枝晶區(qū)、焊縫中心的等軸樹枝晶區(qū)。對(duì)于填充ER2A97、ER2319、ER5356焊絲的焊縫可觀察到熱影響區(qū)有部分晶粒的粗大現(xiàn)象，且焊縫存在明顯的細(xì)晶區(qū)，其中ER5356焊絲的焊縫細(xì)晶區(qū)最寬；而對(duì)于填充ER4047焊絲的焊縫，熱影響區(qū)的晶粒幾乎沒有明顯的變化且焊縫無明顯

5、的連續(xù)細(xì)晶區(qū)。
　　焊縫性能主要考察了顯微硬度、抗拉強(qiáng)度和疲勞極限這三方面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：四種焊絲形成焊縫的硬度差別很微小，從母材到焊縫中心硬度逐漸降低，焊縫中心硬度值最低，約為70HV~80HV，焊縫軟化十分明顯；采用ER5356焊絲的接頭平均抗拉強(qiáng)度最大約為273MPa，可達(dá)母材強(qiáng)度的55％。分布在熔合線附近的大尺寸氣孔（0.3mm~0.5mm）對(duì)抗拉強(qiáng)度有較大的影響，母材拉伸試樣是典型的純剪切斷口，焊接接頭則為韌-脆混合型斷