2219鋁合金攪拌摩擦焊接板材塑性成形性能研究.pdf

1、近年來，鋁合金作為一種輕質(zhì)合金在汽車、航空航天等諸多領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，適應(yīng)了輕量化的需求。與此同時，大型復(fù)雜型面構(gòu)件的制造對現(xiàn)有成形方法提出了更高的要求。2219鋁合金是一種輕質(zhì)高強合金，由于其具有良好的低溫力學(xué)性能、斷裂韌性、焊接性能以及抗應(yīng)力腐蝕性能，在航空航天領(lǐng)域中主要用于制造大型運載火箭燃料貯箱。但2219鋁合金的室溫塑性差，普通拉深成形存在成形極限低、容易起皺等問題。因此在成形形狀復(fù)雜、大尺寸的構(gòu)件時往往采用分塊成形后通過攪

2、拌摩擦焊接（FSW）成形的方法。雖然基本保證了構(gòu)件的整體強度，但焊縫區(qū)組織不均一以及焊接缺陷的存在大大降低了構(gòu)件的使用可靠性。
　　為了解決該難題，本文提出采用焊接板材、通過形變熱處理調(diào)整焊縫組織性能，再一體成形的方法。以2219鋁合金為研究對象，著重研究了焊接參數(shù)、熱處理參數(shù)、變形量對焊接接頭組織和性能的影響規(guī)律，為采用2219鋁合金拼焊板成形大型復(fù)雜曲面構(gòu)件提供理論支持。
　　通過力學(xué)性能測試，研究了不同焊接參數(shù)、熱處理

3、溫度對FSW焊接接頭性能的影響。合理的低焊速焊接工藝參數(shù)范圍內(nèi)焊態(tài)接頭的力學(xué)性能相近，總體延伸率達到20％并略低于母材，熱處理后屈服強度略有降低；隨著熱處理溫度的升高，接頭屈服強度及抗拉強度變化不大，而延伸率在350℃后發(fā)生了明顯的下降，斷裂區(qū)也由母材轉(zhuǎn)移到了焊縫區(qū)，焊縫區(qū)的變形量逐漸增大。
　　通過采用單向拉伸、多道次軋制變形引入不同的變形量，研究了變形后熱處理對焊接接頭力學(xué)性能和組織的影響。發(fā)現(xiàn)試樣經(jīng)拉伸變形及350℃熱處理后

4、，接頭的力學(xué)性能沒有顯著降低，組織與焊態(tài)接近。隨著引入大的軋制變形及350℃熱處理后，其焊縫區(qū)晶粒尺寸變大、母材晶粒得到細化，整體組織變得均勻，其抗拉強度較母材有所增加，延伸率與母材接近。
　　通過有限元模擬軟件對FSW拼焊板脹形和拉深進行了模擬研究。發(fā)現(xiàn)隨著熱處理溫度的增加，板材的極限脹形高度略有增加。試驗研究了一道次脹形和中間熱處理（350℃）的二道次脹形過程，發(fā)現(xiàn)通過二道次次脹形高度提高12%。開展了半球形件充液拉深件數(shù)值模