铝锂合金电子束焊接头超塑性变形行为及组织研究

发布时间：2018-05-09 12:10

  本文选题：铝锂合金 + 电子束焊　； 参考：《南昌航空大学》2016年硕士论文

【摘要】：焊接/超塑性成形组合技术在制造铝锂合金多层空心轻量化结构方面有着极大的优势。目前应用较多是扩散连接/超塑性成形(SPF/DB)组合技术,但是SPF/DB技术在铝锂合金上的应用上存在连接困难、成形后零件力学性能下降等问题。真空电子束焊可以有效克服铝锂合金扩散连接困难,形成性能良好的接头,和超塑性成形技术组合有望形成加工性能优良的焊接/超塑性组合工艺。本文以5A90铝锂合金为研究对象,对5A90铝锂合金电子束焊接头超塑性变形力学性能和组织演变进行研究,得出以下结论:1)5A90铝锂合金电子束焊接头在变形温度为425℃~500℃,应变速率为5×10-4s-1~1×10-2s-1参数范围内展现了良好的超塑性变形能力,纵向接头的延伸率随温度的升高和应变速率的增大而先增大再减小,在450℃,5×10-3 s-1延伸率达到最大为171.1%;横向接头的塑性变形率随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而先增大后减小。提出焊缝变形比例系数K为焊板延伸率与母材延伸率的比值,评价纵向焊缝的超塑性变形能力,在各变形条件下K值都达到70%以上,说明焊缝同样具有良好的变形能力。2)通过金相显微组织观察发现,5A90铝锂合金电子束焊纵向接头超塑性变形初期,焊缝组织由细小的等轴晶和等轴枝晶转变为粗大的等轴晶,超塑性变形机制以扩散导致的晶界迁移为主;变形后期,动态再结晶开始发生,粗大的等轴晶开始发生细化,超塑性变形机制以动态再结晶为主。超塑性变形过程中,热影响区平均晶粒尺寸随变形的增加而持续减小,变形协调机制以动态回复和再结晶为主。提出用不同变形量时接头焊缝与热影响区平均晶粒尺寸的比值M来表征超塑性变形过程中接头的组织均匀化程度。在变形初期,M值随着超塑性变形的进行迅速增大,应变为0.4时,M值迅速由0.36增加到0.82,随着变形的继续进行M值仍缓慢增加。3)5A90铝锂合金电子束焊接头超塑性变形存在严重的变形不均匀性,试样的截面收缩率从断口往试样肩部逐渐减小,断口处的截面收缩率达到84.9%,而离断口4mm位置的截面收缩率仅为61.1%。变形后,在试样应变较大的部位形成了大量空洞,并且空洞主要集中在热影响区及母材,其中接头热影响区空附近的空洞的数量最多,分布最为密集,空洞尺寸相对较大,而焊缝区只有少量的空洞产生且空洞的尺寸较小,空洞的形状都接近圆形。接头中空洞的数量和尺寸随应变的增加而增大,焊缝区空洞的形状始终呈现圆状且分布较为均匀;热影响区空洞在应变较小时也呈圆状均匀分布,应变较大时空洞开始连接长大,形状开始变得不规则。
[Abstract]:Welding / superplastic forming technology has a great advantage in manufacturing aluminum-lithium alloy multilayer hollow lightweight structure. At present, diffusion bonding / superplastic forming (SPF / DB) combination technology is widely used. However, the application of SPF/DB technology in Al-Li alloy is difficult to connect, and the mechanical properties of the parts decline after forming. Vacuum electron beam welding (VEBW) can effectively overcome the difficulties of diffusion bonding of Al-Li alloy and form joints with good properties. It is expected that the combination of superplastic forming technology and welding / superplastic process with good processing performance can be formed. In this paper, the mechanical properties and microstructure evolution of superplastic deformation of 5A90 Al-Li alloy electron beam welding joint are studied. The following conclusions are drawn: the deformation temperature of the electron beam welding joint of 5A90 Al-Li alloy is 425 鈩，

本文编号：1865966