时效对2219铝合金VPTIG焊接结构性能影响研究

摘要

铝合金在航空结构上广泛应用,为降低整体壁板加工的成本,本文提出了一种制造铝合金T型结构新思路。铝合金焊接时,焊缝区和HAZ存在软化,本文以2219铝合金为研究对象,采用焊后人工时效处理的方法对铝合金结构进行再强化,并开展了时效处理焊接结构综合性能评价。
　　首先研究了时效对2219铝合金平板对接接头力学性能的影响。接头焊缝区晶粒细匀,时效后晶粒长大,引起塑性下降;母材硬度为139HV,接头焊缝区软化严重,硬度为69HV,时效后软化问题得到有效地改善,硬度分布均匀,达到132HV。开展拉伸试验及断口形貌分析,母材抗拉强度为443MPa,伸长率12.6％,为延性断裂;焊接接头强度为241MPa,强度系数只有52.4%,伸长率5.8%;时效后强度提高到362MPa,强度系数81.6%,伸长率4.6%,脆性断裂。冲击试验结果,母材的冲击韧性12.9J/cm2,焊接接头的冲击韧性9.2J/cm2,相对于母材降低了29%,时效后的冲击韧性14.2J/cm2,比母材提高了10%。人工时效使强化相与基体晶格重新结合,2325焊丝对韧性的提高有帮助,时效后接头冲击韧性相对于母材得到改善。焊接接头人工时效后力学性能得到全面改善。
　　为研究焊后时效对2219铝合金焊接结构的腐蚀性能的影响,本文开展了点蚀和晶间腐蚀试验。母材轧制板厚度方向抗点蚀性能较差,蚀孔分布均匀;焊缝和HAZ由于存在过时效,不易发生点蚀,而远离焊缝的区域Al2Cu固溶程度不同,会增加点蚀的敏感性,蚀孔分布不均匀;时效处理后,各区域组织均匀,点蚀敏感性基本一致,表现出良好的抗点蚀性能,不过焊缝区存在缺陷会严重增加点蚀敏感性。2219铝合金抗晶间腐蚀性能好;焊缝区和HAZ发生了严重的晶间腐蚀,最严重的部位在HAZ,腐蚀最大深度379μm;时效后焊缝及HAZ也存在晶间腐蚀,腐蚀最严重的部位位于焊缝区,晶间腐蚀最大深度200μm。焊接接头晶间腐蚀倾向性最高,时效接头次之,母材基本没有晶间腐蚀倾向。
　　T型接头疲劳寿命主要影响因素:焊趾处的应力集中即焊角过渡半径,接头的过渡半径愈大,应力集中系数愈低,疲劳次数愈长。T型焊接接头的疲劳强度为71MPa,人工时效T型焊接接头疲劳强度为89MPa,后者相对于前者提高了26%,时效后T型接头强度恢复,对于疲劳寿命的改善有帮助。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2整体壁板焊接研究现状

1.3 2219铝合金焊接结构及其焊后时效研究现状

1.4课题研究内容及方法

第二章 基本原理及实验材料

2.1铝合金时效原理

2.2试验条件

第三章 焊接接头力学性能

3.1焊接试验参数

3.2人工时效过程及参数

3.3 2219铝合金焊接接头工艺评定

3.4本章小结

第四章 焊接接头腐蚀性能

4.1铝合金点蚀试验

4.2晶间腐蚀试验

4.3本章小结

第五章 2219铝合金T型接头疲劳试验

5.1 T型接头焊接试验

5.2 T型接头焊缝微观组织及焊角尺寸

5.3 T型接头疲劳试验及数据

5.4 T型接头疲劳试验数据分析

5.5本章小结

第六章 总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢