【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本申請屬于超大型貯箱箱底制造，涉及一種鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊(fsw)焊縫缺陷控制方法，特別涉及一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法。
技術介紹
1、
2、采用更高效的箭體結構和更輕質(zhì)高強的箭體結構材料是實現(xiàn)運載火箭輕質(zhì)化和高可靠性的有效途徑。為滿足超大型運載火箭輕質(zhì)化和高可靠性要求，其對直徑φ5000mm2195鋁鋰合金貯箱半球殼體整體制造技術提出了需求。
3、針對內(nèi)徑≥ф5000mm，高度≥1200mm，壁厚≤2mm的超大型輕質(zhì)高強2195鋁鋰合金貯箱半球殼體，其整體成形采用的板材寬幅必然大于5000mm，而目前國內(nèi)軋制設備的最大寬幅為4300mm，經(jīng)切邊后板材有效的寬幅≤4100mm，無法滿足ф5000mm級超大型輕質(zhì)高強2195鋁鋰合金貯箱半球殼體的整體成形需求。而采用焊接工藝，將寬幅較小的板材裝配、拼焊形成寬幅大于5000mm的超大寬幅板材，可解決超大型2195鋁鋰合金貯箱半球殼體整體成形對原材料的需求問題。
4、小寬幅板材通過焊接形成大寬幅板材的工藝有如下選擇：氬弧焊、激光焊、電子束焊接、攪拌摩擦焊等，其中攪拌摩擦焊方式具有較高的焊接系數(shù)(≥0.8)并且特別適合于2219、2195等鋁合金材質(zhì)裝配、連接，因此廣泛應用于航天領域大寬幅/超大寬幅鋁合金板材制備。
5、采用小寬幅2195鋁鋰合金板材、通過攪拌摩擦焊方式裝配、連接形成大寬幅的2195鋁板，主要難點是經(jīng)攪拌摩擦焊后，2195鋁板焊縫位置容易出現(xiàn)局部未完全融合；另外，焊縫位置組織不均勻，母材與焊縫位置
技術實現(xiàn)思路
1、本申請解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，通過雙級時效工藝確保焊縫處強化相均勻彌散析出，釘扎晶界，抑制焊縫處晶粒異常長大；通過階梯熱處理工藝調(diào)控焊縫組織均勻性，使焊縫與母材的第二相協(xié)同一致，在減緩/消除殘余應力的同時，提高母材-焊縫界面組織連續(xù)性。
2、本申請?zhí)峁┑募夹g方案如下：
3、一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，包括如下步驟：
4、s1、制備小寬幅2195鋁鋰合金板材；
5、s2、對小寬幅2195鋁鋰合金板材依次進行固溶處理和雙級時效處理；
6、s3、開展小寬幅2195鋁鋰合金板材銑拋處理；
7、s4、采用攪拌摩擦焊方式將至少兩個小寬幅2195鋁鋰合金板材之間進行焊接，制備得到大寬幅2195鋁鋰合金板材；小寬幅2195鋁鋰合金板材的幅寬小雨大寬幅2195鋁鋰合金板材的幅寬，所以其為小寬幅2195鋁鋰合金板材；
8、s5、對大寬幅2195鋁鋰合金板材階梯熱處理。
9、所述固溶處理工藝為520～540℃保溫90～150min后淬火處理，淬火轉(zhuǎn)移時間≤40s。
10、所述雙級時效處理包含依次進行的低溫預時效和高溫時效，低溫預時效為100～120℃保溫4～8h后空冷，高溫時效為170～180℃保溫32～36h后空冷。
11、所述雙級時效處理后，小寬幅2195鋁鋰合金板材的合金中的第二相δ′相、β′相均彌散分布并且尺寸量級分別為20～50nm、20～70nm；同時合金中大量析出t1相，t1相分布均勻呈針狀平行排列并且尺寸量級為100～150nm。
12、所述銑拋處理的平面為小寬幅2195鋁鋰合金板材后續(xù)的焊接表面，其表面粗糙度達到6.3，平面度≤0.1。
13、經(jīng)攪拌摩擦焊獲得大寬幅2195鋁鋰合金板材并對其進行階梯熱處理，減緩/消除內(nèi)部殘余應力的同時，實現(xiàn)焊縫和母材中的強化相協(xié)同一致，在此基礎上抑制焊縫位置晶粒異常長大。
14、所述階梯熱處理包括：
15、將大寬幅2195鋁鋰合金板材放入熱處理爐中，隨爐升溫至260～330℃，升溫速率為5～8℃/s，保溫時間為16～18h；
16、繼續(xù)隨爐升溫至360～460℃，升溫速率為3～5℃/h，保溫時間為12～14h；
17、隨爐降溫至260～330℃，降溫速率為3～5℃/h，保溫時間為4～6h；
18、將大寬幅2195鋁鋰合金板材出爐、空冷直至室溫。
19、所述階梯熱處理過程中，位于晶界處的δ′相和β′相具有較強的熱穩(wěn)定性，可以釘扎晶界，有效抑制焊縫晶粒異常長大；同時大量的t1相保證了焊縫的強度水平，提高了母材-焊縫界面組織的連續(xù)性。
20、一種2195鋁鋰合金板材，使用上述任一所述的一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法制備獲得。
21、綜上所述，本申請至少包括以下有益技術效果：
22、(1)本專利技術針對2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制難的問題，統(tǒng)籌規(guī)劃、設計了2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊及焊縫缺陷控制工藝路徑，通過雙級時效工藝，使強化相t1相、δ′相、β′相保持小尺寸并且大量彌散分布；通過階梯熱處理，在減緩/消除殘余應力的同時，使焊縫和母材中的強化相趨于協(xié)同一致，保障了強化相δ′相和β′相的熱穩(wěn)定性，使其有效釘扎晶界、抑制晶粒長大，大量的t1相保證了焊縫的強度水平，提高了母材-焊縫界面組織的連續(xù)性。
23、(2)本專利技術在2195鋁鋰合金板材經(jīng)歷攪拌摩擦焊前進行的固溶處理，固溶溫度為520～540℃，保溫時間為90～150min，保溫結束后對板材進行淬火處理，淬火轉(zhuǎn)移時間≤40s，保障了固溶處理后合金的過飽和度，為后續(xù)時效析出奠定基礎。
24、(3)本專利技術在2195鋁鋰合金板材經(jīng)歷攪拌摩擦焊前進行的雙級時效處理，預時效溫度為100～120℃，保溫時間為4～8h，保溫結束后出爐空冷；高溫時效溫度為170～180℃，保溫時間為32～36h，保溫結束后出爐空冷。雙級時效保障了合金中的第二相δ′相、β′相均彌散分布并且尺寸量級均為50～80nm；同時合金中大量析出t1相，t1相分布均勻并且尺寸量級為100～150nm。
25、(4)本專利技術對經(jīng)歷攪拌摩擦焊后的2195鋁鋰合金板材進行的階梯熱處理工藝，減緩/消除組合體d的殘余應力的同時，實現(xiàn)焊縫和母材中的強化相協(xié)同一致。
26、(5)本專利技術對經(jīng)歷攪拌摩擦焊后的2195鋁鋰合金板材進行階梯熱處理過程中，位于晶界處的δ′相和β′相可以釘扎晶界，有效抑制焊縫晶粒異常長大；同時大量的t1相保證了焊縫的強度水平，提高了母材-焊縫界面組織的連續(xù)性。
27、(6)本專利技術涉及一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，對2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊及焊縫缺陷控制工藝路徑統(tǒng)籌規(guī)劃、設計，采用雙級時效工藝，使強化相t1相、δ′相、β′相保持小尺寸并且大量彌散分布；通過階梯熱處理，在減緩/消除殘余應力的同時，使焊縫和母材中的強化相趨于協(xié)同一本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，其特征在于：所述固溶處理工藝為520～540℃保溫90～150min后淬火處理，淬火轉(zhuǎn)移時間≤40s。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，其特征在于：所述雙級時效處理包含依次進行的低溫預時效和高溫時效，低溫預時效為100～120℃保溫4～8h后空冷，高溫時效為170～180℃保溫32～36h后空冷。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，其特征在于：所述雙級時效處理后，小寬幅2195鋁鋰合金板材的合金中的第二相δ′相、β′相均彌散分布并且尺寸量級分別為20～50nm、20～70nm；同時合金中大量析出T1相，T1相分布均勻呈針狀平行排列并且尺寸量級為100～150nm。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，其特征在于：所述銑拋處理的平面為小寬幅2195鋁
6.根據(jù)權利要求1所述的一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，其特征在于，所述階梯熱處理包括：
7.根據(jù)權利要求1所述的一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，其特征在于：所述階梯熱處理過程中，位于晶界處的δ′相和β′相具有較強的熱穩(wěn)定性，可以釘扎晶界，有效抑制焊縫晶粒異常長大；同時大量的T1相保證了焊縫的強度水平，提高了母材-焊縫界面組織的連續(xù)性。
8.一種2195鋁鋰合金板材，其特征在于：使用權利要求1-7任一所述的一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法制備獲得。
...【技術特征摘要】
1.一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，其特征在于：所述固溶處理工藝為520～540℃保溫90～150min后淬火處理，淬火轉(zhuǎn)移時間≤40s。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，其特征在于：所述雙級時效處理包含依次進行的低溫預時效和高溫時效，低溫預時效為100～120℃保溫4～8h后空冷，高溫時效為170～180℃保溫32～36h后空冷。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的一種2195鋁鋰合金板材攪拌摩擦焊焊縫缺陷控制方法，其特征在于：所述雙級時效處理后，小寬幅2195鋁鋰合金板材的合金中的第二相δ′相、β′相均彌散分布并且尺寸量級分別為20～50nm、20～70nm；同時合金中大量析出t1相，t1相分布...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：溫濤，杜玥，涂罡，姚草根，陳永來，丁俊峰，康黎，范文利，馮莉麗，鄢東洋，胡兆財，林夢一，
申請(專利權)人：航天材料及工藝研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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