1420铝锂合金双光点激光焊接头组织性能_杨璟.pdfVIP

第40 卷 第5 期 稀有金属材料与工程 Vol.40, No.5 2011 年 5 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING May 2011 1420 铝锂合金双光点激光焊接头组织性能 1, 2 1 2 2 2 杨 璟 ，李晓延 ，陈 俐 ，巩水利 ，李巧艳 (1. 北京工业大学，北京 100124) (2. 北京航空制造工程研究所 高能束流加工技术国家级重点实验室，北京 100024) 摘 要：在2 mm 厚 1420 铝锂合金双光点激光焊接试验的基础上，研究接头的组织与性能。 对比分析单、双光点激光 焊接头各区域的组织、显微硬度及室温拉伸力学性能，并观察断口形貌。结果表明：1420 铝锂合金双光点激光焊接头 组织与单光点激光焊接头组织分布类似，从熔合区至焊缝中心依次是等轴细晶、柱状晶和等轴树枝晶，但较单光点接 头细化；双光点激光焊接头各区域硬度低于母材，但高于单光点激光焊接头；双光点激光焊接头焊态抗拉强度较母材 下降，但略高于单激光焊接头，可达母材的86% 。 关键词：铝锂合金；双光点；激光焊接；组织；力学性能 中图法分类号：TG456.7 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2011)05-0871-04 基于节省燃料和环保的需要，现代航空制造业的 表 1 1420 铝锂合金的化学成分 发展对航空材料及制造工艺提出了更高的要求。铝锂 Table 1 Chemical composition of 1420 Al-Li alloy (ω/ %) 合金作为一种低密度、高比强度和高比刚度、具有优 Elements Mg Li Zr Fe Si Ti Al 良的耐腐蚀性能和卓越的超塑成形性能的铝合金，用 Content 4.9~5.4 1.8~2.2 0.08~0.13 0.12 0.1 0.05 Bal. 其取代常规合金，可使构件质量减轻 10%～15%，刚 度提高 15%～20%[1,2] ，亦是我国大飞机部分结构件拟 试验采用4.5 kW YAG 激光器和焦距为150 mm 的 采用的先进材料之一；激光焊接技术是一种先进的材 双光点激光焊接头，通过调节双光点焊接头楔形块的 料连接方法，具有焊接变形小，制造精度高的优点。 位置可以获得2 个位向和距离均可调的激光光斑，同 然而，单激光焊接铝合金时容易造成接头下塌、咬边、 时两光斑的能量分布( 固定光斑和移动光斑能量比值) 气孔等缺陷[3-5] ，而利用双光点激光焊接铝合金不但可 也可调 (见图 1)。 以降低焊前对工件装配精度的要求，还可以显著改善 焊接试验采用平板堆焊方式，从焊接试板上分别 焊缝质量[6,7] ，从而进一步扩展激光焊接的可能性与应 取样，处理后进行金相分析和显微硬度测试，拉伸试 用范围。 验采用对接焊方式，拉伸试验设备为MTS810 试验机。 本研究在 1420 铝锂合金激光焊接工艺研究的基 取 1420 铝锂合金激光焊试样进行力学性能测试， 础上，利用光学显微镜对 1420 铝锂合金单、双光点激 其工艺参数列于表2 。 光焊接头的组织形态进行观察和分析，并测试接头的 显微硬度和拉伸性能，分析断口形貌。 2 结果与讨论 1 实 验 2.1 接头微观组织形态对比分析 图2 为 1420 铝锂合金母材金相组织。可见