2195铝锂合金弧焊技术研究现状

铝锂合金具有密度低、比模量高、比强度高、抗疲劳及腐蚀性能良好等特点,被认为是航空航天领域最有应用前途的结构材料之一.本文回顾了铝锂合金的发展历程,介绍了新一代2195铝锂合金的成分、组织结构及可焊接性,分析其焊接过程出现的主要问题,概述了国内外机构通过优化2195铝锂合金配用焊丝及弧焊工艺,改善接头组织结构及力学性能的...     

预拉伸处理对2 A97薄板组织和性能的影响

通过室温拉伸、腐蚀试验、TEM等手段,研究人工时效前预拉伸处理对2A97铝锂合金组织和性能的影响。结果表明：在相同时效工艺下,经3%的预拉伸变形后,2A97合金的强度和耐蚀性能都有较大提高,其中抗拉强度提高了32 MPa,晶间腐蚀等级变为点蚀等级;预拉伸处理促进了时效过程中T1相在晶内的均匀弥散析出,降低了δ′相的含量,抑制了晶界平衡相的析出,从而改善了合金的强度和耐蚀性能。     

少量Cu对喷射沉积Al-Li合金显微组织与性能的影响

用喷射沉积方法制备了Al-Li合金及其含0.5%Cu的改型合金,进行了挤压和时效处理,测定了不同状态下这两种合金的显微组织和室温拉伸性能。结果表明,喷射沉积状态的Al-3.8Li-1.0Mg-0.4Ge-0.2Zr合金具有等轴细晶组织,析出Al4Li9和δ AlLi相,时效后析出大量δ' AlLi相;添加0.5%Cu使屈服强度提高30～48MPa,拉伸强度提高44MPa,性能提高的原因是Cu的固溶强化和Li在基体固溶度减少导致δ'相含量增加。     

几种时效制度铝锂合金在Cl^-环境下的腐蚀行为

以盐雾硫化腐蚀试验作为加速腐蚀试验,对不同时效制度下1420合金的表面腐蚀形貌进行观察.以最大腐蚀深度为腐蚀损伤衡量指标,研究双级时效合金模锻件腐蚀的统计规律.结果发现,盐雾硫化腐蚀试验7天的1420双级时效合金的最大腐蚀深度符合Gumbel统计规律.显微组织观察表明,双级时效不仅能有效控制沉淀相(δ'相)和平衡相(S相)的长大速率,同时也使析出相均匀分布.合金中均匀分布的S相降低阳极相与基体间的电位差,减弱阳极溶解的驱动力,有效改善合金的腐蚀抗力.     

2195铝锂合金氩弧焊接头组织分析及力学性能研究

针对T8态2195铝锂合金在氩弧焊焊时接头裂纹敏感性高、接头力学性能差等问题,开展2195铝锂合金焊丝研制工作,对接头的显微组织、抗裂性能及综合力学性能进行了研究。结果表明,2195铝锂合金熔焊接头主要由α-Al、Al₂Cu、Al₃（Ti,Zr）相组成,具备优异的抗裂性及力学性能,其裂纹敏感性K₁＜1%,K₂=0%,接头常温抗拉强度约为390 MPa,延伸率为6.3%。BJ-4505焊丝的研制为2195铝锂合金工程应用提供技术支撑。     

前处理工艺对航空铝锂合金硫酸阳极氧化膜层性能影响

针对一种新研制的航空用Al-Li-Cu-Zn-Mg系铝锂合金,采用了光学显微镜、电子显微镜和能谱分析技术,分析碱腐蚀和三酸脱氧两种不同前处理工艺对铝锂合金硫酸阳极氧化膜层的外观、耐蚀性和疲劳性能的影响规律。结果表明:相比三酸脱氧工艺,碱腐蚀工艺对铝锂合金表面的腐蚀程度较深,晶界处的耐腐蚀能力较差,硫酸阳极氧化膜层表面形成了网状晶界形貌;采用碱腐蚀处理的试样疲劳寿命较三酸脱氧处理试样更低,而不同前处理后经过硫酸阳极氧化的试样疲劳寿命相差不大。不同前处理对铝锂合金的硫酸阳极氧化膜层的耐蚀性的影响不大。     

Zn对2195铝锂合金显微组织和拉伸性能的影响

研究了Zn对2195铝锂合金在不同热处理状态(T8,T6)下的显微组织和拉伸性能的影响.通过拉伸性能测试及透射电镜、扫描电镜观察分析表明,Zn的存在明显促进了T1相的析出和弥散分布,而且有球形颗粒状含Zn相析出,从而使合金强度提高,但Zn的加入并不改变2195合金的断裂机制,且使合金塑性略有下降.     

不同预变形量T8态时效2195铝锂合金微观组织与强度贡献

以21 mm厚度2195铝锂合金板材为对象,研究了T8态时效时预变形量对其微观组织及力学性能的影响以及不同因素对屈服强度的贡献.结果表明:随着预变形量增大,时效时析出的T1相尺寸减小,数密度增大;而θ'相尺寸和数密度都减小.148℃/38h时效时,预变形量从3％增加到15％,屈服强度由596 MPa增大到638 MPa...     

新型高强铝锂合金热变形工艺及其变形后的组织性能

研究了锻造温度、锻造比等对新型高强铝锂合金成形质量的影响,总结了新型高强铝锂合金在不同锻造比下的组织性能变化规律.结果表明:锻造比为3～7时,合金热处理后径向抗拉强度均大于500 MPa,并且其径向抗拉强度明显高于轴向;并且随着锻造比的增大,晶粒尺寸也逐渐增大.     

2198和5A90铝锂合金脉冲阳极氧化膜制备及耐蚀性

在18%(质量分数,下同)H_2SO_4+5%C_2H_2O_4水溶液中,采用脉冲(PC)电流对2198和5A90两种铝锂合金进行阳极氧化处理。用扫描电子显微镜(SEM)观察铝锂合金阳极氧化膜表面和截面形貌;用能谱仪(EDS)对其成分进行面扫描和线扫描;用动电位极曲线检测氧化膜在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性。结果表明:2198和5A90铝锂合金阳极氧化膜主要由Al的氧化物组成;2198合金氧化膜表面存在细小颗粒,厚度约为150μm;5A90合金氧化膜表面存在微孔,为后续封孔处理提供结构条件,厚度约为180μm;用脉冲方法在两种铝锂合金表面生成的较厚阳极氧化膜具有较高的耐蚀性。     

含Sc的超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的晶间腐蚀和剥落腐蚀行为

研究了含钪Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的晶间腐蚀和剥落腐蚀行为.结果表明:合金在过时效状态下具有最低的晶间腐蚀与剥落腐蚀敏感性;随着时效时间的延长,其晶间腐蚀与剥落腐蚀敏感性逐渐降低;在EXCO溶液中进行的极化曲线测试也表现出相同的趋势.合金发生晶间腐蚀与η'和S'相的析出与分布紧密相关.随着时效时间的延长,η'和S'相不断析出并向平衡相η和S转变,进一步聚集长大,一方面减少了晶间腐蚀的阳极通道,另一方面减小了沉淀相与基体之间的开路电位,从而使晶间腐蚀和剥落腐蚀的速率降到最低.     

热处理及晶粒组织对2A55超高强铝锂合金板材各向异性的影响

采用室温拉伸力学性能测试、X射线织构检测、EBSD分析等方法,对比研究了10 mm与2 mm厚度2A55超高强铝锂合金板材的平面各向异性,阐释热处理制度与晶粒组织对板材各向异性的影响。结果表明,热处理后板材屈服强度最高的取向为轧向（0°）与横向（90°）;Taylor因子能较好地预测固溶态与T6态时效板材屈服强度的各向异性,织构是平面各向异性的重要原因;厚板更高含量的织构与长条状的晶粒形貌导致其各向异性强于薄板;时效热处理使10 mm厚度板材各向异性减弱,使2 mm厚度薄板各向异性增强;T3态、T8态板材的各向异性分别强于T4态、T6态,时效前的预变形增强了板材的平面各向异性。     

Stress corrosion behavior of 2195-T8 Al-Li alloy with an artificial pit exposed to a 30vol% HNO3 solution

This paper experimentally studied the stress corrosion behavior of 2195-T8 Al-Li alloys with prefabricated pits in 30vol% HNO₃. The microstructure was observed and determined by the scanning electron microscopy and the transmission electron microscopy. The typical corrosion features, i.e., regular or irregular corrosion pits and sub/intergranular corrosion, were investigated, and the role of stress were analyzed. The statistical results of the number and area of corrosion pits in various sizes were studied using an improved image processing method. Experimental results demonstrate that stress affects the intergranular corrosion or sub-intergranular corrosion of the alloy most, and promotes them to evolve into cracks under stress corrosion. Stress also plays a role in accelerating corrosion severity of certain corrosion feature. The number of corrosion pits with an area of 0–50 μm² can be seen as an index to reflect the degree of corrosion. Besides, a corrosion phenomenon, i.e., the pit bottom in the site with the maximum stress locally suffering from no severe corrosion, was observed and discussed.     

热处理对新型高强铝锂合金晶间腐蚀和剥蚀性能的影响

研究了新型高强铝锂合金经固溶、固溶+不同时效时间处理后的腐蚀性能,结果表明:新型高强铝锂合金在固溶状态下具有最佳的耐晶间腐蚀和剥蚀性能,而随着时效时间的延长,合金耐晶间腐蚀和剥蚀性能变差.     

2D12铝合金腐蚀性能研究

对不同规格2D12铝合金进行晶间腐蚀、剥蚀和应力腐蚀性能测定.研究表明,2D12铝合金自然时效(T4)状态具有晶间腐蚀和剥落腐蚀倾向,2D12铝合金S-L方向比S-T方向的抗应力腐蚀的性能低,应力腐蚀开裂门槛应力强度因子分别为22.6和27.1 MPa·m1/2,这与C环应力腐蚀结果一致,断口呈现典型的沿晶断裂特征.     

2195铝锂合金钨极氩弧焊接工艺研究

针对2195铝锂合金在焊接时裂纹敏感性高、气孔敏感性高、易氧化等问题,开展氩弧焊接工艺研究,对焊接头的抗裂性、力学性能及显微组织进行了分析。研究表明,提高焊缝金属中的Cu含量,可以有效降低2195铝锂合金熔焊接头的裂纹敏感性,裂纹率K₁=0%,K₂=0%。2195铝锂合金单面双层焊接接头力学性能最佳,抗拉强度超过376 MPa,延伸率达到5.5%。提高焊接试板的清理深度可以解决焊接气孔敏感性高的问题,增加氩气拖后保护及背保护措施可以有效防止焊接氧化问题。熔焊工艺研究可为2195铝锂合金的工程应用提供技术支撑。     

2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织及性能

为了研究搅拌摩擦焊(FSW)对2195铝锂合金组织及性能的影响,对5mm薄板进行了不同工艺参数的搅拌摩擦焊接。显微组织分析及力学测试结果表明:合金经FSW后,接头组织由焊核区、热机影响区、热影响区三个明显不同的区域组成。当焊速不变,搅拌头转速ω在700~1300r/min之间变化时,接头抗拉强度随转速ω增大而降低;搅拌头转速不变,焊速υ在60~140mm.min-1之间变化时,接头抗拉强度随焊速υ增大而提高。当υ=140mm.min-1,ω=1000r/min时,焊接接头强度系数达到73%。焊后接头显微硬度发生了较大程度的软化。     

铝锂合金曲面件超低温成形工艺

针对铝锂合金室温成形性差和热成形性能弱化的难题,利用发现的超低温下伸长率与硬化指数同时提高的双增效应,提出铝锂合金曲面件超低温成形新工艺.通过2195铝锂合金板材在不同温度和热处理状态下的超低温变形行为研究,确定发生双增效应的临界温度为低于-140℃,伸长率可提高至40％以上、硬化指数达到0.44;利用建立的超低温成形...     

一种新型超高强铝锂合金薄板的时效行为与微观组织

为优化一种新型超高强Al-Cu-Li-X合金2 mm厚度薄板的热处理工艺,本文研究了其不同时效条件下的力学性能和微观组织。结果表明:预变形为6%时,T8态长时间(20~120 h)时效时可保持600MPa以上的抗拉强度。T8态时效时合金强化相为大量T1相(Al_2Cu Li)和部分θ'相(Al_2Cu),T6态时效时还可析出极少量S'相(Al_2CuMg)。预变形可促进T1相细小弥散析出,但抑制θ'相及S'相的析出。6%以下预变形可有效提高合金T8态时效的强度。6%以上预变形量的T8态时效合金中T1相密度明显增加,尺寸显著降低,θ'相减少,但相应合金抗拉强度的增量很小,而延伸率急剧下降;过大预变形(15%)则导致θ'相消失。     

新时效制度处理的2024铝合金耐腐性能实验研究

通过对新时效制度（通过导电率和硬度实验初步确定的）和自然时效制度下的2024铝合金晶间腐蚀实验研究和对比分析,验证了新时效制度的2024铝合金耐腐性能已达到自然时效时的耐腐性能。