鋁鋰合金及其焊接施工技術(shù)的研究進(jìn)展探討

（南昌航空大學(xué)工程訓(xùn)練中心，南昌 330000）

摘 要：結(jié)合實(shí)際情況，本文闡述了鋁鋰合金的相關(guān)研究進(jìn)展，并分析了其連接方式，簡(jiǎn)要敘述了當(dāng)前該技術(shù)的研究現(xiàn)狀，以及對(duì)焊接技術(shù)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：鋁鋰合金;組織與性能;焊接技術(shù);研究進(jìn)展

和傳統(tǒng)鋁合金材料相比，鋁鋰合金有著耐腐蝕，耐高溫等特征，該材料目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天相關(guān)領(lǐng)域中，有著極為廣闊的應(yīng)用前景。鋁鋰合金及其焊接施工技術(shù)也已經(jīng)成為了該材料的重點(diǎn)研究問題，如果焊接工藝控制不當(dāng)，就很難獲得高質(zhì)量的焊接接頭，令其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用是受限，由此可見，對(duì)鋁鋰合金與焊接施工技術(shù)進(jìn)行研究，有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義存在。

1 鋁鋰合金的相關(guān)研究進(jìn)展

鋰在化學(xué)金屬元素中是最輕的元素，相關(guān)研究證實(shí)，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的鋰加入到金屬鋁中，能夠令鋁合金的密度減少3%，其彈性模量也能得到一定程度的提升，鋁鋰合金有著高強(qiáng)度，高彈性模量的特點(diǎn)，其憑借著優(yōu)良的耐腐蝕和耐低溫性能，已經(jīng)取代了傳統(tǒng)鋁合金的使用，且已經(jīng)成為了重要工業(yè)領(lǐng)域的金屬建材[1]。

鋁鋰合金的優(yōu)點(diǎn)，推動(dòng)了其在該合金生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。鋁鋰合金之所以能夠在工業(yè)上廣泛應(yīng)用，其根本原因在于，以原有成分不斷優(yōu)化為基礎(chǔ)，研制出2198、2060等新一代合金，這些合金降低了合金中銅元素的含量，令其析出片狀T1相，有效的將第二代鋁鋰合金中各向異性顯著與耐腐蝕性不佳等問題。

2 鋁鋰合金焊接方式

從當(dāng)前的情況來看，鋁鋰合金廣泛應(yīng)用于航空航天制造業(yè)中，但因?yàn)殇X鋰合金微觀組織和化學(xué)成分有著特異性存在，因此，在焊接該材料的時(shí)候就會(huì)有一定的困難存在。由此能夠看出，對(duì)鋁鋰合金焊接工藝進(jìn)行深入性研究，是非常有必要的。因?yàn)樵摬牧蠈儆阡X合金的一種，從焊接原則上來講，符合鋁合金焊接條件的，同樣適用于焊接鋁鋰合金上。

使用鎢極氬弧焊方式對(duì)該材料進(jìn)行焊接的時(shí)候，因?yàn)闊彷斎肓肯鄬?duì)較強(qiáng)的原因，導(dǎo)致焊縫金屬量也偏大，最終使焊縫只能怪熱裂紋與氣孔傾向加強(qiáng)，雖說在進(jìn)行焊接工作的視乎，能夠在原有的基礎(chǔ)上保護(hù)氣體，Ar的純度，以達(dá)到減少四周空氣對(duì)于焊接接頭的強(qiáng)度系數(shù)，但以這種方式，其力學(xué)性能仍不夠理想[2]，激光焊是一種低熱輸入焊接方式，將其用于鋁鋰合金焊接的時(shí)候，有一定的不足，那就是設(shè)備較為昂貴，工藝參數(shù)繁雜，控制工作繁復(fù)，在使用該方式進(jìn)行焊接的時(shí)候，非常容易出現(xiàn)球狀氣孔，嚴(yán)重影響了接頭力學(xué)性能。另外，因?yàn)殇X合金表面的特點(diǎn)，會(huì)對(duì)受激光器功率輸出產(chǎn)生一定的影響，因此在處理厚度較大焊件的時(shí)候，還存在一些不容忽視的問題，攪拌摩擦焊是一種全新的固相連接方式，相關(guān)文獻(xiàn)表明，雖說使用該方式，接頭焊縫中不會(huì)出現(xiàn)缺陷，但熱機(jī)械和攪拌區(qū)分界面上很容易出現(xiàn)氧化膜，這種現(xiàn)象降低了接頭的強(qiáng)度，在使用電子束焊接的時(shí)候，熱輸入量變小，這樣對(duì)細(xì)化晶粒和堅(jiān)守?zé)嵊绊憛^(qū)域是非常有利的，利用這種方式能夠在根本上將接頭強(qiáng)度系數(shù)增加。

3 鋁鋰合金焊接技術(shù)研究現(xiàn)狀

有國(guó)外專家使用TIG方式對(duì)2091-T851鋁鋰合金進(jìn)行焊接，與此同時(shí)對(duì)接頭的疲勞強(qiáng)度和拉伸程度進(jìn)行了全面測(cè)試，其結(jié)果證明，和基體金屬相比較，其拉伸強(qiáng)度和疲勞程度和以往相比均有所下降，其塑性也有所降低。對(duì)接頭微觀組織的結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，因?yàn)楹缚p金屬顆粒邊界系數(shù)尺寸大成都延長(zhǎng)R相原因，令其形成了沿晶斷裂紋，這種斷裂紋通過接頭區(qū)域進(jìn)行了擴(kuò)展，在進(jìn)行完焊接工作之后，對(duì)其進(jìn)行了T6熱處理工作，這樣能夠在根本上促進(jìn)金屬的R相溶解。令δ’與S強(qiáng)化相與焊縫金屬中析出，僅為將街頭有疲勞和拉伸性能加以提升。

對(duì)于在鋁鋰合金的熔化焊接過程中出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象和產(chǎn)生焊縫氣孔與皆有強(qiáng)度系數(shù)不高等問題，除了在工藝上加以提升之外，對(duì)鋁鋰合金接頭焊縫組織連接性能提升也是非常重要的。藏當(dāng)前的情況來看，主要有兩種改良方式：第一，在焊接過程中，在焊縫金屬中加入晶粒細(xì)化劑。第二，對(duì)接頭進(jìn)行焊后熱處理工作。對(duì)于在焊接狀態(tài)下，鋁鋰合金接頭系數(shù)強(qiáng)度低的問題，焊后進(jìn)行熱處理以后，能夠在最大程度上將力學(xué)性能加以全面提升。

4 鋁鋰合金焊接研究展望

隨著鋁鋰合金在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用范圍的不斷加大，出了對(duì)其化學(xué)組成與力學(xué)性能進(jìn)行全面改進(jìn)意外，對(duì)于其焊接技術(shù)也應(yīng)進(jìn)行深入性研究，目的是為了取得質(zhì)量更高的焊接接頭，以保證其服役年限。在對(duì)鋁鋰合金焊接技術(shù)的研究工作中，主要包含了下述兩個(gè)方面，第一，對(duì)于以往的焊接工藝進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。第二，研究出新型焊接技術(shù)。

對(duì)于鋁鋰合金的超塑性特征，對(duì)其的相關(guān)研究成果也被業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注。從當(dāng)前的情況來看，除了既有的研究成果外[3]，把超塑形成性和DB技術(shù)相融合方面上也取得了突破性進(jìn)展，有研究證明，SPF/DB和SPF技術(shù)已經(jīng)被看做當(dāng)前航空航天生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)，對(duì)于其進(jìn)行進(jìn)一步的研究和開發(fā)，能夠在根本上將國(guó)家戰(zhàn)略材料進(jìn)行有效利用，進(jìn)而提升航天材料結(jié)構(gòu)的可靠性。

5 結(jié)束語

綜上所述，對(duì)新型的材料和相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，是研發(fā)航空航天必要條件，在相關(guān)設(shè)計(jì)和制造中，焊接工作存在的問題是關(guān)鍵所在。鋁鋰合金是新型輕質(zhì)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料，對(duì)鋁鋰合金及其焊接施工技術(shù)進(jìn)行深入性研討，有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義存在。

參考文獻(xiàn)：

[1]賴小明，周鐵力.衛(wèi)星鋁鋰合金構(gòu)件模鍛工藝研究[J].航天制造技術(shù)，2006（02）：35-37，41.

[2]張丹丹，曲文卿，尹娜等.工藝參數(shù)對(duì)鋁鋰合金攪拌摩擦焊搭接接頭力學(xué)性能的影響[J].焊接學(xué)報(bào)，2013，34（02）：84-88.

[3]曹春曉.一代材料技術(shù)，一代大型飛機(jī)[J].航空學(xué)報(bào)，2008，29（03）：701-706.