[发明专利]一种改善铝铜焊丝焊接接头性能的焊后热处理工艺

说明书

技术领域

本发明设计焊后热处理方法，特别是一种改善铝铜焊丝焊接接头性能的焊后热处理方法。

背景技术

高强铝铜合金为可热处理强化，具有很高的室温强度及良好的高温和超低温性能，广泛应用于飞机和汽车的结构件以及轻型战车的防护装甲。高强铝铜合金焊接强度低，一般为母材的60-80％。采用与基体材料成分相近的焊丝可以获得较好的焊接性能，如广泛应用于飞机蒙皮、火箭、舰船、两栖装甲突击车、空投空降车的2519铝合金大多采用ER2319焊丝焊接。在焊接条件下，加热和冷却的速度都很迅速，使合金来不及建立平衡状态，在不平衡的凝固条件下，固相和液相之间的扩散来不及进行，出现共晶体。其次，由于铝铜合金的导热系数大，促使熔池内液体的温度梯度增大，将有利于柱状晶的生成长大，并排挤焊缝熔池金属中的其它合金元素进入晶间区域，易于形成三元共晶体组织如T相，其熔点比二元共晶体更低，这些低熔点共晶物以连续的网状组织存在于晶界。由于焊缝中存在连续网状分布的共晶组织，容易开裂，焊缝金属的强度和塑性都偏低。目前铝铜合金焊后热处理主要有焊后的时效处理、固溶时效处理2种工艺。焊后时效处理使焊缝中没来得及析出的第二相继续析出，焊接接头强度有一定的提高，但对焊缝和热影响区的析出相形貌没有明显影响。固溶时效处理的固溶处理使焊缝区晶界的共晶组织、焊缝和热影响区的析出相熔入αAl基体，时效后析出相的数量增加，焊接接头的硬度和强度提高明显，普通固溶时效处理采用单级固溶处理(在500～535℃保温)+时效处理，图1为经普通固溶时效处理的焊缝区域金相组织。然而，铝合金的固溶必须避免出现过渡液相所致的过烧现象。焊接凝固过程因非平衡凝固而呈现连续网状分布的共晶组织，焊后单级固溶处理在伪共晶相的条件下，不可能溶入更多的合金原子，影响了固溶以及随后的时效析出效果。因而，在避免过烧的情况下，如何提高固溶效果以及后续的时效析出强化效果成为改善铝铜焊丝焊接接头性能的关键。

发明内容

本发明在现有技术基础上并针对其不足，提出一种铝铜焊丝的焊后热处理工艺，以提高铝铜合金焊接接头的强度和塑性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：铝铜焊丝焊接件的焊后热处理工艺，包括固溶处理和时效处理，固溶处理的加热方式为随炉慢速升温，从室温经4～12h升至500～535℃，保温1～4h；随后的时效处理中，时效温度为160～200℃，时效时间为10～20h。

本发明的铝铜焊丝焊接件焊后热处理工艺使焊缝区晶界的共晶组织、焊缝和热影响区的析出相熔入αAl基体，使更多的溶质原子溶入基体，进一步提高过饱和度，增加了时效析出强化效果；而随着固溶温度的升高和时间的延长，可溶性粒子减少，使空洞形核点减少，因而提高了焊接接头的强度和塑性，特别适用于铝铜合金板的焊后热处理。

附图说明

图1为采用对比实施例1工艺处理的焊缝区域金相组织图。

图2为采用实施例1工艺处理的焊缝区域金相组织图。

图3为采用对比实施例1工艺处理的焊缝区域断口扫描图。

图4为采用实施例1工艺处理的焊缝区域断口扫描。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明所述的铝铜焊丝焊接件的焊后热处理工艺作进一步的描述。

实施例中使用的铝铜合金为2519铝合金，焊丝为1.6mm的ER2319焊丝，板材的尺寸为200×150×20mm，其中轧制方向的长度150mm，焊接方式为MIG焊，保护气体为氩气。

对比实施例1

对20mm厚2519铝合金进行MIG焊接，采用普通的焊后热处理工艺：530℃固溶2h+160℃×16h的时效处理，焊接抗拉强度为280MPa，延伸率为4.2％，

实施例1

对20mm厚2519铝合金，进行MIG焊接，采用焊后慢速升温固溶热处理：从室温经7小时升至固溶温度535℃再保温1h+160℃×16h的时效处理。焊接抗拉强度为295MPa，延伸率为4.8％。

实施例2

对20mm厚2519铝合金，进行MIG焊接，采用焊后慢速升温固溶热处理：从室温经8小时升至固溶温度530℃再保温2h+160℃×16h的时效处理。焊接抗拉强度为306MPa，延伸率为5.1％。

图1为采用对比实施例1工艺处理的焊缝区域金相组织，图2为采用实施例1工艺处理的焊缝区域金相组织图，相对图1而言，晶间区域的未溶物质有所减少，晶内的析出粒子增加。

图3为采用对比实施例1工艺处理的焊缝区域断口扫描，从图中可以看出，断口处有较多未溶脆性相，由于脆性粒子在拉伸过程中容易开裂，成为裂纹源，影响了材料的焊接强度和韧性。图4为采用实施例1工艺处理的焊缝区域的断口扫描，从图中可以看出，断口中脆性相有所减少，断口韧窝多，由大韧窝和小的连接撕裂峰所组成。