论文摘要：铝合金FSW/VPPAW交叉接头宏微观性能研究

2219铝合金具有比强度高、良好的低温和高温力学性能、焊接性好等特点，是大型运载贮箱的理想结构材料之一，非常适合在低温环境下工作。对2219铝合金及不同焊接方法所得接头性能进行综合评定，对制订航天贮箱结构材料的选用准则具有重要意义。另外，对于搅拌摩擦焊与变极性等离子焊交叉接头由于结合了搅拌摩擦焊和变极性等离子焊两种先进的焊接工艺，能够更好地满足运载火箭贮箱焊接结构发展的需要，而目前对于这类交叉接头的研究相对较少，故重点对这类接头宏微观性能的研究分析有重大实际意义。本文对航天贮箱中所采用的两种铝合金（2219-T87和2219-T62）母材、FSW、VPPAW和FSW/VPPAW接头在五个不同温度条件（-182℃、-120℃、15℃、78℃和120℃）下的宏微观性能（拉伸力学性能、微观金相组织及断口）进行了研究，分析了温度及焊接方法对性能的影响。并以2219-T87铝合金研究对象，重点分析了FSW/VPPAW交叉接头的宏微观力学性能，对比分析了交叉接头与其他两种单一焊接接头的性能差异。研究结果表明，2219-T87铝合金交叉接头焊缝为典型的铸态组织，不同位置的焊缝组织也发生了一定的演变，表现一定的演变连续性和局部的跳变性。焊缝区中沉淀强化相为稳定沉淀相θ，力学性能有所降低。焊缝中由于不存在亚稳相，这样直接削弱了交叉接头的宏观力学性能。2219-T87铝合金FSW/VPPAW交叉接头，其常温抗拉强度为265MPa，在-182℃到120℃的温度区间内随着温度的降低，接头的抗拉强度逐渐增大。低温延伸率要高于常温延伸率，但延伸率随着温度的降低而增大趋势是不稳定的，这一点可能与两种焊接方法结合后温度对其性能的影响的主导性随温度变化有关。对于2219-T87铝合金FSW、VPPAW及其交叉接头，接头的抗拉强度都要低于2219-T87铝合金母材的抗拉强度。FSW接头力学性能最好，其接头系数为70%，而其他两种焊接方法所得的接头系数较低，低于60%，但这两种焊接方法所得的接头系数基本持平。从整体上说，2219-T87铝合金FSW/VPPAW交叉接头宏观断口较平整，但同时也宏观呈现出一种特有的“蝴蝶状”特征，这与其形成的工艺过程有密不可分的关系。另外，断口中部分区域也体现出明显的切应力切断断口特征。整个断口表现为混合型断口的特征，存在明显的剪切唇和熔焊特征区。经微观断口分析发现，FSW/VPPAW交叉接头断口是大量浅韧窝组成，且撕裂棱较少，气孔等缺陷较多。

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