2198铝锂合金激光焊接接头的腐蚀行为及机理研究

发布时间：2017-07-28 14:04

  本文关键词：2198铝锂合金激光焊接接头的腐蚀行为及机理研究

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【摘要】：2198铝锂合金具有低密度、高比强度、耐高温、可塑性强等优点,是航空航天领域理想结构材料。激光焊接技术是2198铝锂合金焊接的关键技术之一,其中接头的耐腐蚀性能影响材料的安全及应用,因此研究铝锂合金接头的耐腐蚀性能具有现实意义。激光焊接接头在腐蚀性的环境中易引起点蚀、晶间腐蚀、剥落腐蚀等,这些腐蚀行为破坏金属的组织结构,导致金属的力学性能下降和使用寿命缩短等。迄今为止对2090、8090和1420铝锂合金腐蚀行为研究较多,目前对2198铝锂合金激光焊接接头的耐腐蚀性能研究较少,因此本课题针对2198铝锂合金激光焊接填充不同焊丝的焊接接头的腐蚀行为及腐蚀机理进行了研究。研究表明,2198铝锂合金的腐蚀行为为点蚀。点蚀最先发生在析出相聚集区,其中富铜区(Rich-Cu)是点蚀的引发点;由于析出相与周围基体存在价电位差ΔE,当接触到腐蚀介质时会发生电偶腐蚀。研究发现2198铝锂合金在接触到腐蚀液时存在析出相自我溶解和析出相周边金属溶解的两种腐蚀行为。当填充2319 Al-Cu焊丝激光焊接后,2198铝锂合金焊接接头的腐蚀行为为晶间腐蚀。熔合线两侧为腐蚀薄弱地带;晶界处存在Cu、Fe、Mg、Li等金属元素混合偏析,结晶析出AlLi、θ'(Al2Cu)、Al6CuLi3、Al7Cu2Fe7等析出相;晶界偏析促进电偶腐蚀,析出相的大小和分布影响了金属电偶反应的快慢。当填充4047 Al-Si焊丝时,2198铝锂合金焊接接头的腐蚀行为均匀腐蚀。Si元素起到促进熔池流动,促进熔池结晶析出Al-Si共晶化合物,如LiAlSi、Al3Li12Si4,促进富铜相溶解,进而细化晶粒,减小电偶腐蚀的阳极面积,降低对局部金属的破坏;热影响区在均匀腐蚀的基础上夹杂着一些点蚀行为,在熔合线两侧点蚀较严重;当腐蚀产物堆积在金属表面,隔绝氧化性Cl-离子的侵蚀,降低了腐蚀速度。极化曲线及阻抗分析显示,Al-Cu焊丝接头接触到腐蚀介质时腐蚀电流密度最高、腐蚀电位最低,因而耐蚀性最差;由于晶界偏析引起的晶间腐蚀对接头性能破坏严重,其中熔合线两侧的腐蚀速度最大,为最容易引起腐蚀的薄弱环节。填充Al-Si焊丝接头的耐蚀性最好,均匀腐蚀对Al-Si焊丝接头的破坏性较小;相对母材基体,接头耐蚀性能提高了。
【关键词】：2198铝锂合金 激光焊接 微观组织 腐蚀
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 铝锂合金的发展9-10
• 1.2 铝锂合金激光焊接的研究现状10-11
• 1.3 铝锂合金激光焊接接头腐蚀性能的研究现状11-17
• 1.4 本课题研究内容17-19
• 第2章 试验材料及方法19-27
• 2.1 试验材料及焊接工艺19-21
• 2.2 金相试样制备方法21-22
• 2.3 组织结构表征方法22-23
• 2.3.1 光学显微镜观察22
• 2.3.2 扫描电镜及能谱分析22
• 2.3.3 X射线衍射分析22-23
• 2.3.4 透射电镜分析23
• 2.4 腐蚀性能测试方法23-27
• 2.4.1 化学腐蚀测试法23-24
• 2.4.2 电化学腐蚀测试法24-27
• 第3章 2198铝锂合金焊接接头腐蚀行为研究27-43
• 3.1 化学腐蚀测试分析27-32
• 3.1.1 2198铝锂合金的腐蚀行为28-29
• 3.1.2 填充Al-Cu焊丝接头的腐蚀行为29-30
• 3.1.3 填充Al-Si焊丝接头的腐蚀行为30-32
• 3.2 电化学腐蚀测试分析32-41
• 3.2.1 电化学开路电位测试32-33
• 3.2.2 电化学极化曲线测试33-38
• 3.2.3 电化学交流阻抗谱测试38-41
• 3.3 本章小结41-43
• 第4章 2198铝锂合金焊缝金属腐蚀机理分析43-55
• 4.1 析出相及Rich-Cu相对母材腐蚀行为的影响43-47
• 4.2 晶界偏析对Al-Cu焊丝焊缝金属腐蚀行为的影响47-51
• 4.3 Si元素对Al-Si焊丝焊缝金属腐蚀行为的影响51-54
• 4.4 本章小结54-55
• 结论55-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文61
• 攻读硕士学位期间参加学术交流会情况61-63
• 致谢63

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本文编号：584386