采用間熱式電子束焊接對(duì)5083鋁合金和5052鋁合金進(jìn)行對(duì)接焊，研究了束流強(qiáng)度（18，20，22 mA）和焊接速度（800，1000，1200 mm·min−1）對(duì)接頭成形質(zhì)量、顯微組織和拉伸性能的影響。結(jié)果表明：隨著束流強(qiáng)度增加，焊縫出現(xiàn)塌陷，成形質(zhì)量變差，隨著焊接速度增加，焊縫熔深減小，坍塌程度降低。不同工藝參數(shù)下焊縫組織主要包括α-Al和β-Mg2Al3相，還存在Mg2Si相，隨著束流強(qiáng)度增加，β相晶粒粗化，Mg2Si強(qiáng)化相析出量增多，Al-Mn彌散相逐漸析出；隨著焊接速度增加，β相和Mg2Si相析出量減少。隨著束流強(qiáng)度增加，接頭抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度增大，拉伸斷裂機(jī)制由脆性斷裂向韌性斷裂轉(zhuǎn)變；隨著焊接速度增加，抗拉強(qiáng)度增大，屈服強(qiáng)度先增大后減小，拉伸斷裂機(jī)制由韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔选?/span>
論文標(biāo)題：
工藝參數(shù)對(duì)間熱式電子束焊接5083/5052鋁合金異種金屬接頭組織及性能的影響
01研究背景
鋁合金具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、飛機(jī)等工業(yè)制造領(lǐng)域。其中，5083鋁合金具有較高的強(qiáng)度、優(yōu)異的耐腐蝕性，但成本較高；5052鋁合金強(qiáng)度和耐腐蝕性略差于5083鋁合金，但成本較低，且成形性和表面處理性能良好。通過將5083和5052異種鋁合金進(jìn)行連接可以優(yōu)化整體設(shè)計(jì)，平衡成本與接頭性能。然而，異種鋁合金的物理和化學(xué)性質(zhì)存在一些差異，不恰當(dāng)?shù)暮附臃绞綐O易導(dǎo)致接頭性能下降。
電子束焊接是常用的鋁合金連接方法，其能量密度高，可以減小接頭熱影響區(qū)面積，提高強(qiáng)度，避免熱裂紋產(chǎn)生，可真空操作從而防止焊縫氧化，減少雜質(zhì)對(duì)焊縫的污染，保證焊接穩(wěn)定。電子束焊接有直熱式與間熱式兩種加熱方式：直熱式加熱通過陰極自身加熱發(fā)出電子束流；間熱式加熱通過鎢絲加熱后對(duì)硼化鑭陰極進(jìn)行轟擊，再由陰極發(fā)出電子束流。相比傳統(tǒng)直熱式焊接，間熱式焊接電子發(fā)射效率更高，熱源更集中，形成的熱影響區(qū)更小，接頭熱變形和應(yīng)力集中更小。電子束流強(qiáng)度和焊接速度決定著電子束焊接的熱輸入，從而影響著焊縫成形性能。合適的束流強(qiáng)度與焊接速度可以有效減少接頭氣孔、裂紋和未焊透等缺陷，進(jìn)而提高抗拉強(qiáng)度。
作者以硼化鑭為陰極，對(duì)5083鋁合金和5052鋁合金進(jìn)行異種金屬間熱式電子束焊接，研究了束流強(qiáng)度和焊接速度對(duì)接頭成形質(zhì)量、顯微組織和拉伸性能的影響，以期為實(shí)現(xiàn)鋁合金間熱式電子束焊接的高質(zhì)量連接提供理論和試驗(yàn)依據(jù)。
02研究亮點(diǎn)
1 試樣制備與試驗(yàn)方法
本章節(jié)重點(diǎn)介紹了試驗(yàn)材料、焊接工藝、試樣制備及性能測(cè)試方法。試驗(yàn)材料為H116-5083和H34-5052鋁合金板，尺寸為200 mm×60 mm×4 mm，經(jīng)打磨和清洗后采用間熱式電子束焊接設(shè)備進(jìn)行對(duì)接焊接。焊接后通過線切割制備金相和拉伸試樣，分別使用光學(xué)顯微鏡觀察顯微組織，電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行室溫拉伸測(cè)試（取三個(gè)試樣平均值），以及掃描電鏡分析拉伸斷口形貌。
不同束流強(qiáng)度和焊接速度下間熱式電子束焊接接頭表面形貌
2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
本章節(jié)重點(diǎn)分析了不同束流強(qiáng)度和焊接速度對(duì)5083/5052鋁合金異種金屬間熱式電子束焊接接頭的影響。結(jié)果表明：束流強(qiáng)度為20 mA時(shí)焊縫成形質(zhì)量最佳，22 mA時(shí)出現(xiàn)塌陷；提高焊接速度可減小熔深和塌陷程度。焊縫組織主要由α-Al基體和β-MgAl相組成，束流強(qiáng)度增加導(dǎo)致β相粗化和MgSi強(qiáng)化相增多，焊接速度提高則減少相析出量。
力學(xué)性能方面，束流強(qiáng)度增加顯著提高抗拉強(qiáng)度，焊接速度提高使抗拉強(qiáng)度小幅增加但屈服強(qiáng)度先增后減；斷裂機(jī)制隨束流強(qiáng)度增加由脆性向韌性轉(zhuǎn)變，隨焊接速度提高由韌性向脆性轉(zhuǎn)變。最優(yōu)工藝參數(shù)為束流強(qiáng)度20 mA配合適當(dāng)焊接速度。
不同束流強(qiáng)度和焊接速度下間熱式電子束焊接接頭的拉伸斷口形貌
03結(jié)論
（1）在束流強(qiáng)度18，20，22 mA，焊接速度800，1000，1200 mm·min−1，聚焦電流560 mA下進(jìn)行間熱式電子焊接，隨著束流強(qiáng)度增加，5083/5052鋁合金異種金屬接頭的焊縫出現(xiàn)塌陷，成形質(zhì)量變差；隨著焊接速度增加，焊縫熔深減小，坍塌程度降低。
（2）不同束流強(qiáng)度和焊接速度下接頭焊縫區(qū)組織均主要為α-Al基體相和β-Mg2Al3相，還存在Mg2Si強(qiáng)化相；隨著束流強(qiáng)度增加，β相晶粒粗化，Mg2Si強(qiáng)化相析出量增多，逐漸形成Al-Mn彌散相；隨著焊接速度增加，β相和Mg2Si相析出量減少。
（3）隨著束流強(qiáng)度增加，接頭抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度增大，拉伸斷裂機(jī)制由脆性斷裂向韌性斷裂轉(zhuǎn)變；隨著焊接速度增加，抗拉強(qiáng)度小幅增大，屈服強(qiáng)度先增后減，拉伸斷裂機(jī)制由韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔选?/span>
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