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采用微量Sc、Zr、Mn、V、B复合微合金化技术研制了一种Al-6.3Cu-1.1(Mn,Zr,Ti,V,Sc,B)的新型焊丝,对成分为Al-4Cu-1Li-0.4Mg-0.54(Ag,Zr,Ti)、板厚为2mm的2195铝锂合金板材进行了手工氩弧焊焊接。测试了焊接接头的拉伸力学性能和硬度分布规律,采用金相显微镜(OM)、X射线物相分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了焊丝合金和焊接接头不同区域的显微组织结构,并从理论上进行了分析和解释。研究结果表明: 1.2195铝锂合金T8态的拉伸力学性能,横向:σb=551MPa,σ0.2=522MPa,δ5=5.4%,其断裂方式主要为平行断裂;纵向:σb=558MPa,σ0.2=528MPa,δ5=5.7%,其断裂方式主要为斜45°方向剪断。T8态下,合金主要强化相为T1(Al2CuLi)相。 2.研制了一种用微量Sc、Zr、Ti、B、V复合微合金化的Al-Cu合金焊丝,这种焊丝与2195铝锂合金有较好的相容性,在手工氩弧焊条件下,焊接接头的力学性能可达:σb=384MPa,σ0.2=315MPa,δ5=4.2%,焊接系数为0.70。 3.2195铝锂合金焊缝边缘存在独特的细晶层组织,其形态与等轴树枝晶不同,这一特征组织的形成与合金元素Li、Sc、Zr和Ti对熔池结晶过程的作用规律有关。Li显著地降低了铝液表面张力,大大提高了异质形核率和形核速率,是细晶层产生的必要条件;而熔池边缘液态金属中弥散均匀分布大量未熔化的Al3Sc、Al3Zr和TiAl3质点,则是细晶层产生的充分条件。与此同时,由熔池边缘外延生长的联生结晶过程被抑制。 4.焊缝的强度主要来源于Sc、Zr、V、Ti、B产生的晶粒细化强化以及θ’(Al2Cu)、Al3Sc、Al3Zr等的析出强化。