焊后热处理对铝锂合金电子束焊接头组织与性能的影响

　　铝锂合金具有密度低、比强度和比刚度高等优异的综合性能，成为当今理想的航空航天结构材料之一。

　　在实际生产中，铝锂合金材料常作为焊接结构使用，因此，有关铝锂合金的焊接引起了国内外许多技术人员的注意，有学者开展了该类合金的焊接工艺及焊接性研究工作[1,2]。已有的研究表明，采用TIG、MIG 等常规熔化焊方法焊接铝锂合金易使接头焊缝的晶粒粗大、产生热裂纹、焊缝气孔率高等，此外，相对较大的热输入还会导致接头出现软化现象，严重影响接头的使用性能。真空电子束焊作为一种能量高度集中、焊接热输入小的焊接方法，用于铝锂合金的焊接具有较大优势，可以得到热影响区窄、晶粒细小和变形小的焊接接头[3,4]。不过，采用电子束焊接铝锂合金，仍然存在焊态下接头强度系数不高等问题。

　　为了进一步提高铝锂合金焊接接头的力学性能，对接头进行合适的焊后热处理，将有助于改善接头焊缝和热影响区的组织与性能，从而提高焊接接头的强度。目前国内外学者对铝锂合金接头的焊后热处理进行了一定研究[5,6]，但是针对电子束焊接头的焊后热处理研究还比较少见，有关的热处理工艺制度和接头中的强化相析出机理等都值得深入探讨。基于此，针对2090 铝锂合金电子束焊接头进行焊后热处理，分析焊后热处理对铝锂合金电子束焊接头组织和性能的影响，探讨接头焊缝中强化相的析出类型、大小、数量和分布等，以期为铝锂合金的实际电子束焊接提供理论指导和技术支持。

　　1 实 验

　　试验母材为2090铝锂合金板材，其成分(质量分数, %)为Al-2.59Li-2.92Cu-0.11Zr-0.031Ti-0.055Fe。采用对接接头型式，沿试样长度方向进行焊接，焊接试样尺寸为75mm×50mm×2mm，焊接设备为LARA52型真空电子束焊机。焊完后对2090铝锂合金电子束焊接头进行热处理。热处理工艺的制定是参考相关文献，并通过实际试验，最后确定经过优化的焊后热处理工艺方案为：硝盐炉内进行530℃/0.5h 固溶，水淬，随后在恒温干燥箱中进行190℃/12h的人工时效处理。

　　采用线切割方法分别截取热处理前后的接头试样进行试验分析。在CMT-5105型万能电子试验机上进行接头拉伸试验;采用HXS-1000A型显微硬度计测定接头区域的显微硬度;采用MM6型光学显微镜观察接头焊缝的金相组织，腐蚀剂为Keller试剂。采用Quanta200型扫描电镜观察接头拉伸断口形貌;采用D8 ADVANCE型X射线衍射仪测定接头焊缝金属的相结构组成;采用H800型透射电镜观察接头焊缝的亚结构。

　　2 结果及分析

　　2.1 接头力学性能

　　2.1.1 热处理对拉伸性能的影响