Cu含量對2219鋁合金鍛件及其焊接接頭組織與性能的影響

邢 軍， 陳康華,3， 陳送義， 陳運強， 余 芳， 劉德博

(1.中南大學 輕合金研究院，長沙 410083； 2.中南大學 有色金屬先進結構材料與制造協同創新中心，長沙 410083； 3.中南大學 粉末冶金國家重點實驗室，長沙 410083; 4.北京宇航系統工程研究所，北京 100076)

Cu含量對2219鋁合金鍛件及其焊接接頭組織與性能的影響

邢 軍1,2， 陳康華1,2,3， 陳送義1,2， 陳運強1,2， 余 芳2,3， 劉德博4

(1.中南大學 輕合金研究院，長沙 410083； 2.中南大學 有色金屬先進結構材料與制造協同創新中心，長沙 410083； 3.中南大學 粉末冶金國家重點實驗室，長沙 410083; 4.北京宇航系統工程研究所，北京 100076)

采用力學拉伸實驗、焊接實驗、電化學阻抗譜(EIS)、循環陽極極化曲線(Tafel)以及金相和掃描電鏡(SEM)等分析測試方法，研究Cu含量對2219鋁合金鍛件組織與性能的影響。結果表明：降低Cu含量，有利于減少2219鋁合金基體內的殘余結晶相，并有效抑制在合金焊接過程中粗大Al2Cu相的析出，使基材和焊件的伸長率顯著提高，強度略有下降;Cu在鋁基體中形成Al2Cu相誘導合金發生局部腐蝕，使材料的耐腐蝕性能變差，降低Cu含量能夠減小合金的腐蝕傾向，改善合金的耐腐蝕性能。

2219鋁合金；Cu含量；Al2Cu相；腐蝕；焊接

2219鋁合金由于高強、可焊以及良好的力學性能，廣泛應用于航空航天領域，特別是作為新一代運載火箭推進劑貯箱的主體材料[1-4]，取代了傳統的2A14鋁合金。隨著對材料整體化和高性能的需求，如何進一步提高2219鋁合金構件的性能，已經成為國內研究的熱點。近年來，國內外研究人員對2219鋁合金組織和各方面性能開展了一系列的研究工作，如，Grilli等[5]研究了 2219鋁合金在3.5%NaCl溶液中的局部腐蝕行為，指出合金的腐蝕行為隨第二相尺寸的改變而發生變化，在溶液中浸泡15 min左右時基體被腐蝕，浸泡45 min～8 h時金屬間化合物被腐蝕，并說明了Al-Cu-Fe-Mn相對于基體來說為陰極相，合金發生點蝕的位置主要集中在基體和金屬間化合物的界面處。李權等[6]研究了2219-T8鋁合金單面兩層焊接頭的橫向斷裂行為，認為接頭橫向拉伸時斷裂發生在部分熔化區(PMZ)。安利輝等[7]研究了預變形量對2219鋁合金板材力學性能及組織的影響，指出經過兩次形變熱處理后，鋁合金板材的屈服強度和抗拉強度隨著第一次變形的變形量先增大后減小;第一次變形量為2%左右時,強度達到最高值。劉燕等[8]通過正交實驗的方法優化了2219鋁合金的固溶和時效(T6)熱處理工藝，并通過極差分析得到了影響材料力學性能的主要因素，在此基礎上研究了主要工藝參數，得出T6熱處理最佳熱處理工藝制度，即固溶溫度為535 ℃，固溶時間為40 min，淬火轉移時間為5 s，時效溫度為175 ℃，時效時間為12 h。何躍等[9]研究了2219鋁合金及其焊接接頭在3.5%NaCl溶液中的點蝕和應力腐蝕敏感性，指出焊接接頭的抗點蝕能力比2219鋁合金基材差，焊件在浸泡過程中母材優先發生腐蝕，并指出2219鋁合金的腐蝕形式主要表現為點蝕，點蝕孔萌生與含銅沉淀強化相顆粒析出時在(亞)晶界周圍形成的貧Cu區，同時還說明了焊接接頭在NaCl溶液中的應力腐蝕不夠敏感，而板材2219具有一定的應力腐蝕敏感性。杜輝等[10]通過時效處理的方法研究了2219鋁合金平板對接接頭力學性能及腐蝕性能，指出接頭經時效處理后，強度系數29.2%，沖擊韌性比母材提高了10%，時效后的接頭經過重新固溶處理及人工時效后，各區域組織均勻變現出良好的抗點蝕性能。然而，合金成分特別是Cu含量的影響對2219鋁合金組織和性能的影響，研究還不夠深入。本研究通過調控合金成分的方法探究Cu含量對2219鋁合金組織和性能的影響，尤其是對腐蝕性能的影響，為提高2219鋁合金組織和性能以及在實際工程中的應用提供參考。

1 實驗材料與方法

2219鋁合金中Cu元素含量范圍在5.8%～6.8%(質量分數，下同)之間，而Cu在Al中固溶度為5.6%，低于合金中Cu元素的設計范圍，考慮到大規格鑄錠成分偏析嚴重，其邊緣、中部及心部Cu含量不同，從大規格2219鋁合金鑄錠的邊緣、中部(1/2半徑)和心部取樣，Cu含量分別為5.5%，6.0%和6.5%，其合金成分如表1所示。鑄錠經均勻化處理和多向鍛造制備成鋁合金自由鍛件。鍛件經535 ℃/4 h 固溶熱處理后進行室溫水冷淬火(淬火轉移時間5 s內)，并經3%冷壓變形處理和165 ℃/24 h人工時效。

拉伸實驗按照國家標準GB /T 228—2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》和GB /T2649—1989《焊接接頭機械性能試驗取樣方法》制取標準試樣，基材拉伸試樣厚度為2 mm，焊件拉伸試樣厚度為6 mm帶余高試樣，在力學試驗機上進行力學拉伸實驗，掛引伸計，拉伸速率 2 mm/min。

采用Keller試劑(1% HF+1.5% HCl+2.5% HNO3+95% H2O，Vol.%)對不同合金成分的實驗樣品進行腐蝕，采用德國萊卡DM4000M智能型顯微鏡進行顯微組織或腐蝕形貌的觀察，并采用Nov掃描電鏡觀察力學拉伸斷口形貌及腐蝕形貌。

焊接實驗在YC-500WX4HNE進行鎢極惰性氣體保護焊(TIG)。焊絲的直徑為φ2.0 mm的H703鋁合金焊絲。焊接試樣厚度為6 mm，焊接坡口為Y型90°坡口，帶2 mm鈍邊，焊前對板材進行機械刮削處理，焊接方式為TIG單面三層焊，焊接電流分別為：打底焊280 A，填充240 A ，蓋面焊240 A，焊接速率為300 mm/min。

采用CHI660C電化學工作站測量電化學阻抗譜(EIS)及循環陽極極化曲線(Tafel)。試樣的電化學測試采取三電極體系，試樣本身為工作電極，對電極為鉑電極，參比電極是飽和甘汞電極(SCE)，腐蝕溶液體系為3.5%NaCl溶液，工作電極放入特制的腐蝕電極槽中，測試面為S-L面，面積為1 cm2，實驗溫度為室溫(25±3) ℃。

表1 不同Cu含量合金成分(質量分數/%)Table 1 Chemical composition of alloys (mass fraction/%)

2 實驗結果

2.1 不同Cu含量2219鋁合金顯微組織

圖1是不同Cu含量2219鋁合金經固溶-冷壓變形-時效后的顯微組織。圖1(a)中，Cu含量為6.5%，可以觀察到許多在晶界處偏聚的殘余Al2Cu相，這些殘余相連續分布可延續200 μm長，其中部分殘余相保留有原始均勻化晶界的三角枝晶形態，殘余相的平均尺寸為20～50 μm；當降低Cu含量至中限6.0%時，如圖1(b)所示，殘余相的分布非常稀疏，聚集現象已觀察不到，殘余Al2Cu相的尺寸縮小至小于10～20 μm；繼續減少Cu含量至5.5%，此時晶界上或晶粒內部已觀察不到尺寸大于5 μm的殘余Al2Cu相，如圖1(c)所示。

2.2 不同Cu含量2219鋁合金力學性能及斷口分析

表2為不同Cu含量的2219鋁合金的力學性能。從表中可以看出，隨著Cu含量的降低，合金的伸長率顯著提高，抗拉強度和屈服強度略有降低。當Cu含量由6.5%降低至5.5%時，材料的伸長率依次為6.7%，8.9%，12.7%；抗拉強度依次為432 MPa，425 MPa，407 MPa；屈服強度依次336 MPa，326 MPa，313 MPa。

圖2和圖3分別是不同Cu含量2219鋁合金固溶時效后的力學拉伸斷口形貌和能譜分析。從斷口形貌來看，Cu含量為6.5%時，整個斷口形貌以脆斷特征為主伴有少量韌窩，整個斷面被大量的粗大的第二相粒子覆蓋，此時鍛件塑性最差；隨著Cu含量的降低，韌窩的數量明顯增多，斷口整體層次分明體現出混合斷口的特征，視區中可觀察到10 μm左右的第二相粒子，裂紋從Al2Cu相粒子上擴展到韌窩周圍，表現出韌窩斷裂并伴有沿晶脆斷的混合型斷口特征，塑性有所提升；當Cu含量降低到5.5%時，試樣斷口布滿淺而平的致密韌窩，韌窩尺寸在1～3 μm之間，為典型的韌窩斷裂，表現出來良好的塑性。經能譜分析得出，在韌窩中主要存在的粗大第二相粒子為Al2Cu相。

SampleTensilestrength/MPaYieldstrength/MPaElongation/%6．5%Cu4323366．76．0%Cu4253268．95．5%Cu40731312．7

2.3 不同Cu含量2219鋁合金焊接接頭顯微組織

圖4為不同 Cu含量的2219鋁合金焊件各區域顯微組織。圖4(a),(b),(c)為不同Cu含量2219鋁合金接頭熔合區顯微組織，從圖中可以看出，不同Cu含量接頭熔合區均具有明顯組織不均勻，其組織特征為細等軸晶和粗大柱狀晶的混合組織。熔合區左側為熱影響區，當Cu含量為6.5%時，可以看到大量網狀分布的粗大Al2Cu殘余結晶相，如圖4(d)所示；當Cu含量降低至6.0%時，如圖4(e)所示，殘余Al2Cu相尺寸減小且數量減少；當Cu含量進一步降低至5.5%時，如圖4(f)所示，此時幾乎不存在粗大的Al2Cu相。圖4(h),(i),(g)為不同Cu含量2219鋁合金接頭母材區顯微組織，從圖4可以看出，隨著Cu含量的降低，母材區殘余Al2Cu相顯著減少，當Cu含量為5.5%時，母材區已觀察不到粗大的Al2Cu殘余結晶相。

圖2 不同Cu含量2219鋁合金斷口形貌Fig.2 Fracture morphology of 2219 aluminum alloy with different Cu content (a)6.5Cu; (b)6.0Cu;(c)5.5Cu

圖3 2219鋁合金斷口SEM像(a)和能譜分析(b)Fig.3 SEM image of fracture (a) and EDS analysis (b) in 2219 aluminum alloy

圖4 不同Cu含量2219鋁合金焊件各區域顯微組織Fig.4 Microstructure of 2219 aluminum alloy weldments at different areas with different Cu content. (a)6.5%Cu fusion zone; (b)6.0%Cu fusion zone; (c)5.5%Cu fusion zone; (d)6.5%Cu heat affected zone; (e)6.0%Cu heat affected zone; (f)5.5%Cu geat affected zone; (g)6.5%Cu base metal; (h)6.0%Cu base metal; (i)5.5%Cu base metal

2.4 不同Cu含量2219鋁合金焊件力學性能

表3是不同Cu含量的2219鋁合金焊接后的力學性能。從表3看出，隨著Cu含量的降低，材料的伸長率顯著提升，抗拉強度略有下降，屈服強度變化不明顯。當Cu含量由6.5%降低至5.5%時，材料的抗拉強度依次為286 MPa，279 MPa，259 MPa；屈服強度依次142 MPa，162 MPa，136 MPa；伸長率依次為7.2%，9.4%，10.6%。

2.5 不同Cu含量2219鋁合金腐蝕性能

圖5為不同Cu含量2219鋁合金試樣在3.5%NaCl溶液中的電化學阻抗譜。材料實際發生腐蝕的情況與鈍化膜和腐蝕電流有關，交流阻抗譜反應了材料鈍化膜的強弱，圖譜中不同Cu含量的2219鋁合金均只有一個容抗弧行為，表明只有一個時間常數的存在[11]。Nyquits圖的實部半徑可以反應材料膜的強弱，阻抗弧的半徑隨著Cu含量的降低而增大，表明材料的抗腐蝕性能變好。

表3 不同Cu含量2219鋁合金焊件力學性能Table 3 Mechanical properties of 2219 aluminum alloy weldments with different Cu content

圖5 不同Cu含量2219鋁合金3.5%NaCl溶液中的阻抗譜Fig.5 Nyquist plot of 2219 aluminum alloy in 3.5%NaCl solution with different Cu content

圖6所示為不同Cu含量的2219鋁合金在3.5% NaCl溶液中的循環極化曲線。根據循環極化曲線可獲得一些參數，如自腐蝕電位(Ecorr)、保護電位(Erep)、保護電流密度(Jrep)、自腐蝕電流密度(Jcorr)、自腐蝕電位處線性極化電阻(Rcorr)、保護電位處線性極化電阻(Rrep)等，將其列于表4中。

結合圖6和表4可以得知，隨著Cu含量的降低，合金的自腐蝕電流密度(Jcorr)逐漸減小，單位面積上的線性極化電阻增大，這說明Cu含量越低，試樣在電化學腐蝕過程中的腐蝕速率越小，材料的耐腐蝕性能就越好。自腐蝕電位(Ecorr)是一個混合電位(mixed potential)，其值由陰極反應和陽極反應共同決定，因此不能作為評判腐蝕敏感程度的判據[12,14]。保護電位Erep是指回掃電流密度回復到維鈍電流密度時所對應的電位[13]。自腐蝕電位和保護電位之差(Ecorr-Erep)可以很好地反應材料的局部腐蝕發展程度。在局部腐蝕發展初期，Ecorr-Erep值越大，局部腐蝕發展程度越大[14]。由表4可知：隨著Cu含量的降低，Ecorr-Erep值逐漸降低，表明合金的耐腐蝕性能變好。

圖6 不同Cu含量2219鋁合金在3.5%NaCl 溶液中的循環極化曲線Fig.6 Cyclic polarization curve of 2219 aluminum alloy in 3.5%NaCl solution with different Cu content

2.6 腐蝕形貌及EDS分析

圖7和圖8是2219鋁合金樣品在3.5%NaCl溶液中完成循環陽極極化測試后所得到的腐蝕微觀形貌及能譜分析。由圖7可以看出，2219鋁合金表面發生了不同程度的局部腐蝕，腐蝕主要集中發生在Al2Cu第二相周圍，如圖7(a)所示；隨著腐蝕反應的進行，第二相逐漸脫落，且其周圍基本發生深入腐蝕，形成大小、深淺不一的腐蝕坑，如圖7(b)所示。由圖8能譜數據分析得出，圖中亮白色第二相為Al2Cu相。

表4 不同Cu含量2219鋁合金在3.5%NaCl溶液中的循環極化曲線的參數Table 4 Parameters of cyclic polarization curve of 2219 aluminum alloy in 3.5%NaCl solution

圖7 2219鋁合金在3.5%NaCl溶液中循環極化測試后的腐蝕形貌 (a)第二相未脫落；(b)第二相脫落Fig.7 Corrosion morphology of 2219 aluminum alloy after cyclic polarization test in 3.5% NaCl solution (a)corrosion surface morphology before second phase detaching； (b)corrosion surface morphology after second phase detaching

圖8 2219鋁合金腐蝕形貌(a)和能譜分析(b)Fig.8 Corrosion morphology (a) and EDS analysis (b) of 2219 aluminum alloy

3 分析與討論

3.1 Cu含量對2219鋁合金組織的影響

由Al-Cu二元相圖可知[15]，在535 ℃固溶溫度下，3種合金的平衡組織均為α+θ(Al2Cu)，此時Cu在Al基體中的最大固溶度為5.38%，根據杠桿定律計算得出：當Cu含量為6.5%，6.0% 和5.5%時，Cu在Al基體中的平衡溶解量分別為5.20%，5.28%和5.36%，Al2Cu相的析出量分別為2.39%，1.33%和0.26%，由此可知，隨著Cu含量的降低，Al2Cu相的析出量減少，如圖1所示。

焊接時，由于TIG焊屬于熔焊，焊接時溫度較高，導致近縫區基體重熔，在隨后的冷卻過程中析出粗大的Al2Cu相，并且在其周圍析出尺寸較小的點狀Al2Cu相。Cu含量越高，殘余的Al2Cu相也就越多。

3.2 Cu含量對2219鋁合金拉伸和腐蝕性能的影響

隨著Cu含量的降低，合金的伸長率有顯著的提高，其主要原因是合金Cu含量越低，經過固溶處理后的殘余結晶相數量就越少，基體內的這些結晶相一般尺寸粗大、強度低，且容易在其周圍引起應力集中，在外界拉應力的作用下易萌生微裂紋，降低了合金的塑性，隨著Cu含量的降低，殘余結晶相數量減少，塑性提高。合金的抗拉強度和屈服強度略有下降，這是因為Cu在Al中的固溶度有限，Cu含量降低將導致固溶處理時Cu在Al中的過飽和度降低，在后續冷變形及時效后析出的強化相數量減少，使合金的強度降低。

材料經焊接后，隨著Cu含量降低合金的伸長率顯著提升，其主要原因一方面是因為隨著合金Cu含量的升高，焊接過程中在熱影響區靠近熔合線附近析出的Al2Cu相數量增多，這些析出相尺寸粗大，且易引起應力集中萌生微裂紋，在拉應力的作用下發生開裂，降低了合金的塑性；另一方面由于焊接過程中熱量輸入較大，導致熱影響區一些低熔點共晶相發生液化[16]，形成弱化組織并萌生微裂紋，最終導致材料失效。

在2219鋁合金的腐蝕行為中，不同元素的作用機理不盡相同。研究表明，Cu元素可以提高Al的電極電位，當Cu元素以Al2Cu第二相的形式從基體中析出后，其周圍將形成無溶質原子析出帶，即貧銅區(copper-depleted zone)。在晶間析出物Al2Cu相、貧銅區和晶內三者之間，晶間析出物Al2Cu相的化學電位最高，晶內次之[9,17]。由于三者之間的電位的差別導致它們之間形成微電池，而貧銅區電位最低，腐蝕將沿著貧銅區發生發展并不斷向周圍基體擴展，如圖7和圖8中亮白色Al2Cu相周圍的腐蝕坑。隨著Cu含量的降低，合金經多向鍛造及固溶處理后，殘余結晶相數量顯著減少，降低了材料的腐蝕傾向，提高了材料的耐腐蝕性能，這與阻抗譜和極化曲線的數據結果是一致的。

4 結 論

(1)當Cu含量由6.5%降低至5.5%時，2219鋁合金經過變形加工和固溶處理后殘余的Al2Cu結晶相數量顯著減少，合金的伸長率由6.7%提升至12.7%，抗拉強度由432 MPa降低至407 MPa，屈服強度由336 MPa降低至313 MPa，試樣斷口形貌特征由脆性斷裂向韌窩型延性斷裂轉變。

(2)Cu含量為6.5%，6.0% 和5.5%的2219鋁合金經TIG焊焊接后，熱影響區靠近熔合線附近析出的粗大Al2Cu相逐漸減少，合金的焊后伸長率提高，分別為7.2%，9.4%和10.6%，抗拉強度下降，分別為286 MPa，279 MPa，259 MPa。

(3)隨著Cu含量的降低，合金的耐腐蝕性能提高。當Cu含量為5.5%時，Nyquits圖的實部半徑最大、循環極化曲線中自腐蝕電流密度最小(6.052×10-6A·cm-2)，Ecorr-Erep值最低(0.282 V)，其主要原因是減少了粗大Al2Cu相誘導的局部腐蝕。

[1] IMMARIGEON J P, HOLT R T, KOUL A K,etal. Lightweight materials for aircraft applications[J].Materials Characterization, 1995, 35(1): 41-67.

[2] 劉欣, 王國慶, 李曙光, 等. 重型運載火箭關鍵制造技術發展展望[J]. 航天制造技術, 2013, 1(1): 1-6.

(LIU X, WANG G Q, LI S G,etal. Forecasts on crucial manufacturing technology development of heavy lift launch vehicle[J]. Aerospace Manufacturing Technology, 2013, 1(1): 1-6. )

[3] NARAYANA G V, SHARMA V M J, DIWAKAR V,etal. Fracture behavior of aluminum alloy 2219-T87 welds plates[J]. Science and Technology of Welding and Joining, 2004, 9(2): 121-130．

[4] 姚君山, 周萬盛, 王國慶, 等. 航天貯箱結構材料及其焊接技術的發展[J]. 航天制造技術, 2002, 1(5): 17-22.

(YAO J S, ZHOU W S, WANG G Q,etal. Development of aerospace tank structural materials and welding technology[J]. Aerospace Manufacturing Technology, 2002, 1(5): 17-22.)

[5] GRILLI R, BAKER M A, CASTLE J E,etal. Localized corrosion of a 2219 aluminum alloy exposed to a 3.5% NaCl solution[J]. Corrosion Science, 2010, 52(9): 2855-2866.

[6] LI Q, WU A P, ZHAO Y,etal. Fracture behavior of double-pass TIG welded 2219-T8 aluminum alloy joints under transverse tensile test[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2015, 25(6):1794-1803.

[7] AN L H, CAI Y, LIU W,etal. Effect of pre-deformation on microstructure and mechanical properties of 2219 aluminum alloy sheet by thermomechanical treatment[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2012, 22(2): 370-375.

[8] 劉燕. 貯箱用2219鋁合金熱處理工藝的研究[D]. 天津: 天津大學, 2013: 17-52.

(LIU Y. Research on heat treatment process of 2219 aluminum tank[D]. Tian Jin: Tian Jin University, 2013: 17-52.)

[9] 何躍. 高強Al-Cu合金2219及其焊接接頭的局部腐蝕敏感性研究[D]. 沈陽: 中國科學院金屬研究所, 2005:36-66.

(HE Y. Localized corrosion susceptibilities of high strength 2219 Al-Cu alloy and its weld joints[D]. Shen Yang: Institute of Metal Research, 2005: 36-66.)

[10] 杜輝. 時效對2219鋁合金VPTIG焊接結構性能影響研究[D]. 天津: 天津大學, 2012:19-42.

(DU H. Study on the influences of aging on performance variable polarity TIG welded structure of 2219 aluminum alloy[D]. Tian Jin: Tian Jin University, 2012: 19-42.)

[11] 張聃, 孫耀華, 沈小麗, 等. 2219鋁合金及其焊接接頭電化學腐蝕行為[J]. 電焊機, 2013, 43(10): 14-17.

(ZHANG D, SUN Y H, SHEN X L,etal. Electrochemical corrosion properties of 2219 aluminum alloy and its welded joints[J]. Electric Welding Machine, 2013, 43(10): 14-17.)

[12] 孫擎擎, 董朋軒, 孫睿吉, 等. 時效制度對擠壓Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu鋁合金電化學腐蝕性能的影響[J]. 中國有色金屬學報, 2015, 25(4): 866-874.

(SUN Q Q, DONG P X, SUN R J,etal. Effect of ageing process on electrochemical corrosion property of extruded A1-6.2 Zn-2.3 Mg-2.3 Cu aluminum alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2015, 25(4): 866-874.)

[13] REDDY G M, GOKHALE A A, RAM N N J,etal. Influence of welding techniques on microstructure and pitting corrosion behavior of 1441 grade Al-Li alloy gas tungsten arc welds[J]. British Corrosion Journal, 2001, 36(4): 304-309.

[14] 孫擎擎, 孫睿吉, 陳送義,等. 大氣污染物對7B50鋁合金電化學腐蝕性能的影響[J]. 中國有色金屬學報,2015, 25(3): 575-581.

(SUN Q Q, SUN R J, CHEN S Y,etal. Effect of atmospheric pollutants on electrochemical corrosion behavior of 7B50 aluminum alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2015, 25(3): 575-581.)

[15] 李學朝. 鋁合金材料組織與金相圖譜[M]. 北京: 冶金工業出版社, 2010: 201-203.

(LI X C. Microstructure and metallographic atlas of aluminum alloy[M]. Bei Jing Metallurgical Industry Press, 2010: 201-203.)

[16] 吳龍飛. 2219鋁合金TIG焊接性研究[D]. 上海: 上海交通大學, 2007: 32-40.

(WU L F. Weldability of 2219 aluminum alloy in TIG welding. Shang Hai: Shang Hai Jiao Tong University, 2007: 32-40.)

[17] 陳建, 張修智, 吳忍耕. 高強鋁合金焊接接頭SCC機理的探討[J]. 焊接學報, 1990, 11(2): 91-98.

(CHEN J, ZHANG X Z, WU R G. Investigated on mechanism of high strength aluminum alloy welded joints[J]. Transactions of The China Welding Institution, 1990, 11(2): 91-98.)

(責任編輯：張 崢)

Effect of Cu Content on Microstructure and Properties of 2219Aluminum Alloy Forgings and Its Welded Joints

XING Jun1,2, CHEN Kanghua1,2,3, CHEN Songyi1,2, CHEN Yunqiang1,2,YU Fang2,3, LIU Debo4

(1.Light Alloy Research Institute, Central South University, Changsha 410083, China;2.Nonferrous Metal Oriented Advanced Structural Materials and Manufacturing Cooperative Innovation Center, Central South University, Changsha 410083, China;3.State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Central South University, Changsha 410083, China;4.Beijing Institute of Aerospace Systems Engineering, Beijing 100076, China)

The influence of Cu content on microstructure and properties of 2219 aluminum alloy was investigated by using tensile tests, welding tests, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic anodic polarization curves (Tafel) combined with optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy analysis (SEM). The results indicate that the residual crystal phase in the matrix of 2219 aluminum alloy is reduced with the decrease of Cu content which contributed to effectively suppress the precipitation of Al2Cu coarse phase during the welding process. Furthermore, with the decrease of Cu content, elongation of the alloy is significantly increased, while the tensile strength and yield strength is slightly decreased. At the same time, Al2Cu phase formed in the matrix induces localized corrosion which causes the deterioration of corrosion resistance in the alloy, while the corrosion tendency of the alloy can be reduced by the decrease of Cu content and the corrosion resistance of the alloy is improved.

2219 aluminum alloy; Cu content; Al2Cu phase; corrosion; weld

2016-12-15；

2017-03-21

國家重點研發計劃(2016YFB0300801)；國家自然科學基金委員會—中國航天科技集團公司航天先進制造技術研究聯合基金資助項目(U1637601)；江蘇省科技成果轉化計劃(BA2015075)；國家自然科學基金重大科研儀器設備研制專項(51327902)

陳康華(1962—)，男，博士，教授，主要從事鋁合金研究，(E-mail)khchen@csu.edu.cn。

10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000226

TG 146.2+1

A

1005-5053(2017)03-0001-08