铝锂合金的高能束焊及其接头的组织与性能研究
发布时间：2021-02-04 16:02
铝锂合金具有低密度、高比强度、良好的耐蚀性及超塑成形性能等优点,是目前航空航天工业中最具潜力的新型结构材料。以真空电子束焊、激光焊为代表的高能束焊接方法具有能量集中、焊接热影响区窄、焊件变形小等特点,用于铝锂合金的焊接具有明显优势。然而,铝锂合金在熔化焊接过程中存在易产生焊缝气孔、热裂纹及接头区软化等问题,在一定程度上限制了其在工业生产中的应用。本文针对2195铝锂合金,分别进行电子束焊和激光焊,分析不同工艺条件下接头显微组织的演变规律,优化焊接工艺参数;对比研究焊态下两种接头的显微组织与力学性能。针对焊态下接头区存在软化问题,焊后对两种接头分别进行固溶+单级和双级时效热处理,分析研究焊后热处理对接头显微组织与力学性能的影响,以进一步提高焊接接头的强度系数。论文中进行的主要研究工作及其试验研究结果如下:（1）对不同焊接参数下2195铝锂合金电子束焊及激光焊接头的组织演变进行分析研究,结合对接头的力学性能测试,优化确定焊接工艺参数。结果表明,电子束焊接头靠近熔合线的焊缝侧存在一个窄的等轴细晶区。焊缝区主要为等轴晶,还存在一些树枝晶。焊态下电子束焊接头焊缝的主要组成相为α（Al）,同时存在...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ag和Mg含量对Al-Cu-Li系铝锂合金时效硬化的影响
电子束焊(Electron Beam Welding，EBW)是利用电子枪产生的电子，在阴、阳极间的高电场作用下，加速到很高的速度，再经过磁透镜聚焦后所形成的电子流撞击工件，电子束的动能转换为热能，使材料局部迅速熔化，冷却后形成焊缝。电子束焊接的工作原理示意图如图1.3所示。高速电子在金属中的穿透性较低，例如在100kV加速电压下仅能穿透1/40mm。电子束焊接之所以能一次焊透、甚至厚度达到数百毫米的金属，这是因为电子束焊接时一部分材料迅速蒸发，气流强大的反作用力迫使底部液态金属排向四周，让出底面，在电子束的持续作用下，该过程不断进行，最终形成窄而深的焊缝。(2)激光焊
7激光焊(Laser Beam Welding，LBW)可以是连续或脉冲激光束来实现焊接，其原理示意图如图1.4所示。当激光功率密度小于104~105W/cm2时为热传导焊；激光功率密度大于105~107W/cm2时，金属表面在热作用下向内凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、焊缝深宽比大的特点。热传导型激光焊接原理如下：激光辐射加热待加工表面，热量通过热传导向内部扩散，最终使工件熔化，形成特定的熔池，如图1.4(b)所示。图 1.3 电子束焊接原理示意图(a)激光深熔焊 (b)激光传导焊图 1.4 激光焊接原理示意图激光深熔焊一般采用连续激光束进行材料的连接，其物理冶金过程类似于电子束焊。能量转换是通过焊接时的“小孔”(Keyhole)结构来完成，如图 1.4(a)所示。与电子束焊接相类似，小孔形成是一个复杂的物理过程，其内部存在各种力之间的相互作用。Tong 等[46]研究发现
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of different aging treatments on microstructures and mechanical properties of Al-Cu-Li alloy joints welded by electron beam welding[J]. Shaogang WANG,Yan HUANG,Li ZHAO. Chinese Journal of Aeronautics. 2018(02)
[2]铝锂合金的高能束焊接技术研究进展[J]. 赵礼,王少刚,陈源,叶庆丰,赵雅萱. 焊接技术. 2017(10)
[3]焊后热处理对铝锂合金激光焊接头微观组织的影响[J]. 崔丽,丁红园,陈俐,何恩光,顾长石. 材料热处理学报. 2014(10)
[4]焊后热处理对铝锂合金电子束焊接头组织与性能的影响[J]. 王少刚,俞旷,陈忱,邢丽. 稀有金属材料与工程. 2013(03)
[5]铝锂合金的合金化与微观组织演化[J]. 郑子樵,李劲风,陈志国,李红英,李世晨,谭澄宇. 中国有色金属学报. 2011(10)
[6]2A97铝锂合金双级时效研究[J]. 袁志山,陆政,谢优华,吴秀亮,戴圣龙,刘常升. 稀有金属材料与工程. 2011(03)
[7]铝锂合金的性能特点及其在飞机中的应用研究[J]. 陈建. 民用飞机设计与研究. 2010(01)
[8]1420铝锂合金双光束激光焊接气孔的控制[J]. 陈铠,杨武雄,黄瑞,肖荣诗. 红外与激光工程. 2010(01)
[9]Ag,Mg合金化对Al-Cu-Li合金时效特性和显微组织的影响[J]. 王瑞琴,郑子樵,陈圆圆,李世晨,魏修宇. 稀有金属材料与工程. 2009(04)
[10]1420铝锂合金激光焊接气孔行为特性研究[J]. 肖荣诗,杨武雄,陈铠. 应用激光. 2007(01)
博士论文
[1]2060铝锂合金激光焊接组织及力学性能研究[D]. 张心怡.北京工业大学 2016
硕士论文
[1]铝锂合金电子束焊接工艺及其接头组织与性能[D]. 俞旷.南京航空航天大学 2012
[2]2195铝锂合金焊接热裂纹敏感性和焊接材料研究[D]. 李小飞.北京航空材料研究院 2007
本文编号：3018572
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ag和Mg含量对Al-Cu-Li系铝锂合金时效硬化的影响
电子束焊(Electron Beam Welding，EBW)是利用电子枪产生的电子，在阴、阳极间的高电场作用下，加速到很高的速度，再经过磁透镜聚焦后所形成的电子流撞击工件，电子束的动能转换为热能，使材料局部迅速熔化，冷却后形成焊缝。电子束焊接的工作原理示意图如图1.3所示。高速电子在金属中的穿透性较低，例如在100kV加速电压下仅能穿透1/40mm。电子束焊接之所以能一次焊透、甚至厚度达到数百毫米的金属，这是因为电子束焊接时一部分材料迅速蒸发，气流强大的反作用力迫使底部液态金属排向四周，让出底面，在电子束的持续作用下，该过程不断进行，最终形成窄而深的焊缝。(2)激光焊
7激光焊(Laser Beam Welding，LBW)可以是连续或脉冲激光束来实现焊接，其原理示意图如图1.4所示。当激光功率密度小于104~105W/cm2时为热传导焊；激光功率密度大于105~107W/cm2时，金属表面在热作用下向内凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、焊缝深宽比大的特点。热传导型激光焊接原理如下：激光辐射加热待加工表面，热量通过热传导向内部扩散，最终使工件熔化，形成特定的熔池，如图1.4(b)所示。图 1.3 电子束焊接原理示意图(a)激光深熔焊 (b)激光传导焊图 1.4 激光焊接原理示意图激光深熔焊一般采用连续激光束进行材料的连接，其物理冶金过程类似于电子束焊。能量转换是通过焊接时的“小孔”(Keyhole)结构来完成，如图 1.4(a)所示。与电子束焊接相类似，小孔形成是一个复杂的物理过程，其内部存在各种力之间的相互作用。Tong 等[46]研究发现
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of different aging treatments on microstructures and mechanical properties of Al-Cu-Li alloy joints welded by electron beam welding[J]. Shaogang WANG,Yan HUANG,Li ZHAO. Chinese Journal of Aeronautics. 2018(02)
[2]铝锂合金的高能束焊接技术研究进展[J]. 赵礼,王少刚,陈源,叶庆丰,赵雅萱. 焊接技术. 2017(10)
[3]焊后热处理对铝锂合金激光焊接头微观组织的影响[J]. 崔丽,丁红园,陈俐,何恩光,顾长石. 材料热处理学报. 2014(10)
[4]焊后热处理对铝锂合金电子束焊接头组织与性能的影响[J]. 王少刚,俞旷,陈忱,邢丽. 稀有金属材料与工程. 2013(03)
[5]铝锂合金的合金化与微观组织演化[J]. 郑子樵,李劲风,陈志国,李红英,李世晨,谭澄宇. 中国有色金属学报. 2011(10)
[6]2A97铝锂合金双级时效研究[J]. 袁志山,陆政,谢优华,吴秀亮,戴圣龙,刘常升. 稀有金属材料与工程. 2011(03)
[7]铝锂合金的性能特点及其在飞机中的应用研究[J]. 陈建. 民用飞机设计与研究. 2010(01)
[8]1420铝锂合金双光束激光焊接气孔的控制[J]. 陈铠,杨武雄,黄瑞,肖荣诗. 红外与激光工程. 2010(01)
[9]Ag,Mg合金化对Al-Cu-Li合金时效特性和显微组织的影响[J]. 王瑞琴,郑子樵,陈圆圆,李世晨,魏修宇. 稀有金属材料与工程. 2009(04)
[10]1420铝锂合金激光焊接气孔行为特性研究[J]. 肖荣诗,杨武雄,陈铠. 应用激光. 2007(01)
博士论文
[1]2060铝锂合金激光焊接组织及力学性能研究[D]. 张心怡.北京工业大学 2016
硕士论文
[1]铝锂合金电子束焊接工艺及其接头组织与性能[D]. 俞旷.南京航空航天大学 2012
[2]2195铝锂合金焊接热裂纹敏感性和焊接材料研究[D]. 李小飞.北京航空材料研究院 2007
本文编号：3018572
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