铝合金铝法兰焊接过程中的持续高温

       在铝法兰锻件条状缺陷附近截取铝法兰试样，并对铝法兰试样进行布氏硬度测试。铝法兰试样的布式硬度测试结果为121HBW10/1000，测试结果满足UJB 2057-1994《航天用LYl9铝合金锻件规范》对2219铝合金的要求(标准布式硬度不小于100 HBW10/1000)。

       在条状缺陷处截取铝法兰试样，将铝法兰试样镶嵌、磨抛、腐蚀后，再将其置于光学显微镜下观察，结果如图3所示。由图3可知:铝法兰焊缝热影响区的显微组织为不同晶粒取向的a(AI)基体和弥散分布于a基体中的e相，部分a相晶粒存在晶界加粗的现象条状缺陷沿着加粗的晶界萌生并扩展;远离条状缺陷部位的显微组织无晶界加粗现象。

       采用扫描电镜及其配备的能谱仪对晶界加粗和条状缺陷部位进行能谱分析，能谱分析位置如图4所示，能谱分析结果如表2所示。由表2可知:晶界加粗部位的主要成分为Al, Cu元素，条状缺陷部位的主要成分为Al, Cu元素和少量Fe元素，说明晶界加粗部位含有A以u相(e相)，条状缺陷部位含有A以u相和少量AI井u,Fe相，同时条状缺陷部位存在氧化痕迹。a(AI)相中元素的极限固溶度为5650，但2219铝合金中〔u元素质量分数为61100,可知其显微组织中存在一定量的A1尤u相(e相)。2219铝合金铝法兰焊接过程中的持续高温使分布于晶界的低熔点A以u相(e相)和A以uzFe相熔化，造成晶界局部复熔，从而引起晶界加粗，局部晶界复熔会使材料的强度、韧性与疲劳性能急剧降低，在外加载荷的作用下，晶界复熔处首先形成裂纹(即显微组织中的条状缺陷)，使得该铝法兰承受载荷的能力大大降低别。

       使用外力将铝法兰试样沿条状缺陷册开，断口由暗灰色区域和光亮区域组成，断口表面未见明显的夹杂物等冶金缺陷。将断口置于SEM下观察，结果如图5所示。由图5可知:暗灰色区域为粗糙的韧窝，光亮区域为平滑的表面;粗糙的韧窝区是在外力作用下新生成的，且在外力作用下，新生的断口无疏松、夹杂等冶金缺陷，韧窝尺寸较为均匀;平滑表面区发生晶间液化，这是因为2219铝合金铝法兰焊接过程中的持续高温使分布于晶界的A1zCu相(e相)和a以uzF e相熔化。晶界液化使材料的承载能力降低，在结构应力和热应力的共同作用下，液化晶界出现分离，即断口宏观形貌中的光亮区域对应显微组织中的条状缺陷处。http://www.zblansheng.cn/