Page 76 - 理化检验-物理分册2024年第六期

武英英，等：2219铝合金箱底法兰焊缝条状缺陷产生原因

图 1 2219 铝合金法兰宏观形貌 图 2 2219 铝合金法兰焊缝条状缺陷宏观形貌
表1 2219铝合金法兰的化学成分分析结果 %

质量分数
项目
Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti V Zr Al
实测值 0.16 0.19 6.0 0.28 0.01 0.02 0.06 0.12 0.16 余量
标准值 ≤0.20 ≤0.30 5.8~6.8 0.20~0.40 ≤0.02 ≤0.10 0.02~0.10 0.05~0.15 0.10~0.25 余量

1.3 力学性能测试 1.4 金相检验
在法兰锻件条状缺陷附近截取试样，并对试样 在条状缺陷处截取试样，将试样镶嵌、磨抛、腐
进行布氏硬度测试。试样的布式硬度测试结果为 蚀后，再将其置于光学显微镜下观察，结果如图3所
121 HBW10/1 000，测试结果满足GJB 2057—1994 示。由图3可知：法兰焊缝热影响区的显微组织为
《航天用LY19铝合金锻件规范》对2219铝合金的要 不同晶粒取向的α(Al)基体和弥散分布于α基体中的
求（标准布式硬度不小于100 HBW10/1 000）。 θ相，部分α相晶粒存在晶界加粗的现象[见图3a）]，

图 3 条状缺陷试样的显微组织形貌
条状缺陷沿着加粗的晶界萌生并扩展；远离条状缺 2219铝合金法兰焊接过程中的持续高温使分布于晶
陷部位的显微组织无晶界加粗现象[见图3b)]。 界的低熔点Al 2 Cu相（θ相）和Al 7 Cu 2 Fe相熔化，造
1.5 扫描电镜和能谱分析 成晶界局部复熔，从而引起晶界加粗，局部晶界复熔

采用扫描电镜及其配备的能谱仪对晶界加粗和 会使材料的强度、韧性与疲劳性能急剧降低，在外加
条状缺陷部位进行能谱分析，能谱分析位置如图 4 载荷的作用下，晶界复熔处首先形成裂纹（即显微组
所示，能谱分析结果如表2所示。由表2可知：晶界 织中的条状缺陷），使得该法兰承受载荷的能力大大
加粗部位的主要成分为Al、Cu元素，条状缺陷部位 降低 [3-5] 。
的主要成分为Al、Cu元素和少量Fe元素，说明晶 使用外力将试样沿条状缺陷掰开，断口由暗灰
界加粗部位含有Al 2 Cu相（θ相），条状缺陷部位含 色区域和光亮区域组成，断口表面未见明显的夹杂
有Al 2 Cu相和少量Al 7 Cu 2 Fe相，同时条状缺陷部位 物等冶金缺陷。
存在氧化痕迹。α(Al)相中Cu元素的极限固溶度为 将断口置于SEM下观察，结果如图5所示。由
5.65%，但2219铝合金中Cu元素质量分数为6.11%， 图5可知：暗灰色区域为粗糙的韧窝，光亮区域为平
可知其显微组织中存在一定量的Al 2 Cu相（θ相）。 滑的表面；粗糙的韧窝区是在外力作用下新生成的，
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