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作为第三代新型铝锂合金,2060 Al-Li合金具有低密度、高强度、高损伤容限等特性,在航空航天领域展现出广阔的前景。2060铝锂合金可用于飞机蒙皮结构件,开展对2060铝锂合金的焊接技术的研究十分必要。薄板铝锂合金常规焊接方法存在热输入大、变形大以及力学性能差等问题,而变极性等离子焊接技术以其稳定性高,焊接变形小的特点,能有效解决上述问题。本文采用VPPA(变极性等离子焊)对厚度为2mm的2060-T8铝锂合金的对接接头进行焊接,对不同焊接工艺参数条件下的焊缝成形进行对比分析,研究结果表明最优的焊接参数为:电极送丝速度1.76m/min,保护气10L/min,离子气1.5L/min,正反极性时间比为19:4,正极性电流70A,负极性电流110A,焊接速度330mm/min工艺参数时焊缝成形最好,并可以有效控制气孔以及未熔合等缺陷。对VPPA和TIG接头组织和力学性能分析比较可以发现:VPPA焊接接头包括焊缝、热影响区和母材,焊缝区包括细晶区,柱状晶区和等轴晶区,母材主要由α-Al和大量弥散的析出强化相T1(Al2CuLi)相等组成,热影响区中的T1相部分溶解,析出了大量弥散强化相Al3Li和TB相,焊缝组成相为α-Al基体相、T相(Al LiSi)、T2相(Al6CuLi3)、TB相(Al7Cu4Li)和Si相,焊缝的显微硬度最低,成为焊接接头的薄弱环节。与VPPA焊接接头相比,交流TIG焊接接头组织基本相同,但热影响区T1相溶解更多,而且VPPA细晶粒区分布在熔合线附近的焊缝下部,交流TIG焊细晶粒区均匀分布在熔合线附近且较薄,细晶粒区的分布与熔池流动和Al3Zr粒子非均匀形核作用以及Li元素作用有关,并影响焊接接头的断裂行为。VPPA焊接接头抗拉强度最大值为401.7MPa,是母材强度的80%,高于交流TIG焊接接头抗拉强度300MPa。通过接头拉伸断裂行为分析可以发现,交流TIG焊接接头与VPPA焊接接头断口均表现为微孔聚集型断裂与准解理断裂的复合形式,但两者断裂行为有所不同,VPPA焊接接头断口表现出更强的韧性断裂特征,断裂于焊缝中部,而交流TIG焊接接头断裂于细晶区与柱状晶区交界处。细晶粒区的分布对接头拉伸性能具有很大影响,均匀分布在熔合线附近的细晶粒区与柱状晶区晶粒差异较大,拉伸过程中变形不协调,塑性较差是影响交流TIG焊接接头断裂主要因素,导致其拉伸强度较低;而偏聚分布在焊缝底部的细晶粒区并未影响VPPA焊接接头断裂,第二相及气孔缺陷是影响VPPA焊接接头断裂的主要因素。为了提高接头的整体力学性能,对VPPA接头进行热处理,发现采用510℃固溶1h,15-20℃水淬,165℃时效20h的热处理工艺后,焊缝组织主要强化相为T相。焊接接头整体显微硬度增大,抗拉强度达到469.3MPa,超过了母材强度的90%,断裂位置位于焊缝中部,仍是焊接接头薄弱环节。