2219T87鋁合金及其焊接材料常溫蠕變行為.pdf

1、隨著2219鋁合金在航空航天、載運(yùn)工具等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其室溫蠕變現(xiàn)象受到人們的重視。為了探究2219T87鋁合金室溫蠕變機(jī)理、長(zhǎng)時(shí)蠕變特性、蠕變后性能變化，本文主要研究了以下四方面內(nèi)容:
　　(1)2219T87鋁合金及其焊接接頭300h蠕變;
　　(2)擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)材料105h變形特征;
　　(3)焊接接頭及蠕變后微觀組織;
　　(4)材料室溫蠕變前后的力學(xué)性能。
　　研究結(jié)果表明:2219T87鋁

2、合金及其焊接接頭在低于屈服強(qiáng)度的300h恒載荷室溫蠕變，具有典型的常溫蠕變特征，蠕變初期短時(shí)間內(nèi)具有較大蠕變速率，而隨時(shí)間推移蠕變速率逐漸降低，在100h內(nèi)蠕變曲線進(jìn)入穩(wěn)態(tài)蠕變階段。載荷越大蠕變變形越大，相同載荷的拉伸蠕變速率和變形量均比壓縮蠕變大。攪拌摩擦焊接頭在200MPa載荷的蠕變變形大于母材，TIG焊接頭150MPa載荷的蠕變變形大于母材200MPa載荷時(shí)的蠕變，表明焊接接頭抗蠕變能力低子母材。200MPa載荷時(shí)攪拌摩擦焊焊核組

3、織與母材變形相當(dāng)，抗蠕變能力相近。
　　利用Origin軟件對(duì)長(zhǎng)時(shí)蠕變數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。300h實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合曲線與數(shù)據(jù)點(diǎn)有較高的吻合度，滿(mǎn)足對(duì)數(shù)變化規(guī)律，低應(yīng)力時(shí)蠕變曲線較為平直、蠕變現(xiàn)象不明顯。利用擬合曲線外推方法、預(yù)測(cè)計(jì)算材料105h變形特征，計(jì)算結(jié)果顯示母材和焊接接頭在低于屈服強(qiáng)度恒載荷105h的變形量低于1％。材料300h蠕變變形量占105h總變形量的70％左右，說(shuō)明材料室溫蠕變后期變形速率緩慢，但仍然存在隨時(shí)間推移持續(xù)變形的

4、現(xiàn)象，帶有焊接接頭的試樣隨恒載時(shí)間延長(zhǎng)變形更加明顯。
　　運(yùn)用掃面電鏡等分析鋁合金的微觀組織顯示，2219T87鋁合金基體為板條狀組織，晶粒細(xì)長(zhǎng)(長(zhǎng)約300μm寬約25μm)。鋁合金晶界處彌散分布著Al2Cu強(qiáng)化相，蠕變過(guò)程中由于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)切割粒子，使析出相彌散細(xì)化，而材料塑性變形能為析出相回溶提供驅(qū)動(dòng)力，使析出相含量減少。攪拌摩擦焊接頭由焊核和熱機(jī)影響區(qū)組成，焊核區(qū)晶粒細(xì)小約為10μm，熱機(jī)影響區(qū)無(wú)明顯缺陷。TIG焊接頭由焊縫、融

5、合區(qū)、熱影響區(qū)組成，焊縫中心區(qū)晶粒組織粗大約為100μm，熱影響區(qū)存在氣孔缺陷降低了接頭整體性能。
　　2219T87鋁合金母材的力學(xué)性能優(yōu)于焊接接頭，攪拌摩擦焊接頭強(qiáng)度高于TIG焊，蠕變后材料的強(qiáng)度略有增加、斷后伸長(zhǎng)率明顯降低。攪拌摩擦焊接頭熱機(jī)影響區(qū)硬度最低，約為90HV，TIG焊接頭焊縫中心區(qū)硬度最低，約為75HV。鋁合金拉伸斷裂斷口呈現(xiàn)明顯的韌性斷裂特征，由韌窩撕裂棱組成;蠕變后試樣斷口的韌性斷裂特征有所減弱，攪拌摩擦焊和