电子束焊接2A14铝合金接头的组织与特征

王亚荣，滕文华，余 洋，樊亚丽

(中国工程物理研究院 机械制造及工艺研究所，绵阳 621900)

高强铝合金因具有良好的耐蚀性、较高的比强度和比刚度、良好的导电性及导热性等综合性能，在航天航空、国防等领域有着广泛的应用前景[1−3]。同时，由于其特殊的理化性质，如密度低、熔点低、热导率和电导率大、热膨胀系数大、化学活泼性很强、易氧化、且氧化物的熔点很高，所以，在焊接高强铝合金过程中会产生如气孔、变形、热裂等一系列问题[4−6]。2A14高强铝合金属于热处理强化铝合金，其高强低韧的特殊物理性质和沉淀强化机制[7−8]使得这种材料在焊接过程中较其他铝合金更容易产生裂纹等焊接缺陷，可焊性很差。利用电子束焊接高强铝合金，不仅有效地防止焊接过程的氧化，而且可以减少和抑制铝合金焊缝中气孔的产生，同时由于电子束的穿透能力非常强，焊接速度快，可以很好地抑制铝合金焊缝热影响区晶粒的长大，可以在一定程度上改善铝合金接头软化现象，因此，电子束焊接高强铝合金具有明显优势。

高功率密度的电子束焊接铝合金时，束流与材料作用加热速度非常快，同时小孔效应促使电子束流在很短时间内形成深宽比很大的熔池。焊缝的冷却过程主要是通过大温度梯度的金属材料的自传导实现的，冷却速度非常大[9−10]，而相对于钢铁材料，铝合金材料的熔点低、比热小、热导率高(是低碳钢的 5倍)，因此，焊缝液态金属的凝固速度很快，其电子束焊接头组织有着区别于其它金属的显著特点。……