【摘 要】
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轻质合金材料具有比强度高、耐蚀、耐热性能好等特点,在国防、航空、航天工业中广泛应用。但是其可焊性差,加工工艺不佳。轻质合金的高能密度焊接是当今世界焊接工艺研究的热
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轻质合金材料具有比强度高、耐蚀、耐热性能好等特点,在国防、航空、航天工业中广泛应用。但是其可焊性差,加工工艺不佳。轻质合金的高能密度焊接是当今世界焊接工艺研究的热点。因此,研究铝合金、钛合金电子束焊接接头组织和性能及其焊接性能,不仅可以丰富电子束焊接的理论知识,而且对指导实际生产具有重要意义。本研究针对国防工业常用的6061-T6铝合金,采用真空电子束焊接方法,在多种工艺条件下进行了施焊,通过金相分析、力学性能试验、X射线衍射和SEM技术研究了对接接头的显微组织与结构、力学性能和断口形貌特征。另外,通过改变坡口表面焊前清理、焊片除气、预热、重熔以及焊接工艺参数,重点分析研究了铝合金焊缝气孔产生倾向和焊缝裂纹的产生原因,找到了减少铝合金焊缝气孔和避免产生焊缝裂纹的最佳工艺措施。此外,对航天航空常用的TC4钛合金材料的真空电子束焊接接头的显微组织、结构、力学性能和断口形貌特征也进行了研究。取得的主要研究结果为:⒈焊前采用细砂纸磨光,再用丙酮清洗坡口,在焊接工艺参数适宜的情况下,铝焊缝气孔数减少;随着热输入的增加,铝焊缝气孔数减少;预热和重熔不仅可以修饰焊缝表面成形,还可以有效减少铝焊缝的气孔数。⒉预热和重熔使得焊缝区和熔合区的等轴晶和胞状树枝晶比较粗大,Mg2Si相的数量减少,导致了铝合金电子束焊接接头的强度、塑性和硬度降低,但仍然高于钨极氩弧焊焊接接头的强度、塑性和硬度。⒊对接接头添加焊片且随着厚度的增加,铝合金焊接接头的抗裂性较好,焊缝产生的裂纹率显著减小。⒋钛合金电子束焊接接头的焊缝组织是由部分柱状晶和细针状αˊ相组成,近缝区组织为αˊ相和部分α相的混合物,靠近母材热影响区组织为α〞相和部分α相的混合物。⒌钛合金焊接接头抗拉强度接近或略高于基材,并保持较高的塑性和韧性,断裂主要发生在母材处。拉伸断口微观形貌为圆形微坑状的等轴韧窝和沿晶韧窝。
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