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收稿：2024-06-04，
修回：2024-08-06，
纸质出版：2025-03-20
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2219铝合金焊接过程中易出现气孔缺陷，尤其是在T字接头区域，不仅降低了接头的力学性能，也可能导致结构的失效。本研究针对C10S和CYS状态的2219铝合金，采用氦弧打底和氩弧盖面单面双层焊工艺试验，系统研究了T字接头的微气孔控制及其对焊缝性能的影响。试验结果表明，T字接头的近熔合区容易产生密集微气孔，这些微气孔对接头的抗拉强度具有显著影响。拉伸试验发现，T字接头的断裂位置集中在CYS侧，密集微气孔加剧了CYS侧的断裂倾向，使有密集微气孔的T字接头抗拉强度比无密集微气孔的接头低10~15 MPa。通过X射线无损检测和扫描电镜分析，发现这些微气孔主要是由于液态铝中氢的溶解度差异引起的氢气孔。进一步研究表明，优化焊接工艺参数，特别是增加氩弧盖面焊电流10~15 A，可有效抑制熔合区密集微气孔的产生。这种工艺改进通过扩大熔池体积和延长氢气排出时间，减少气孔缺陷，提高了接头力学性能。研究结果说明，通过合理调整焊接参数，可以有效提升铝合金结构的焊接质量和力学性能，满足铝合金压力容器高可靠性场合的实际需求。
2219 aluminum alloy is prone to porosity defects during welding
particularly in the T-joint region
which not only reduces the mechanical properties of the joint but may also lead to structural failure. This study investigates the control of micropores in T-joints and their effect on weld properties
using C10S and CYS state 2219 aluminum alloy plates with a helium arc backing and argon arc double-layer welding process.The results show that the area near the weld pool in the T-joint is susceptible to dense micropores
which significantly affect the tensile strength of the joint. Tensile tests revealed that fractures consistently occurred on the CYS side
with dense micropores exacerbating the tendency for fracture on the CYS side
resulting in a 10~15 MPa reduction in the ultimate tensile strength of T-joints with dense micropores compared to those without. X-ray non-destructive testing and scanning electron microscopy analysis indicated that these micropores are primarily hydrogen pores caused by the significant difference in hydrogen solubility between liquid and solid aluminum. Further research demonstrated that optimizing welding parameters
particularly increasing the argon arc welding current by 10~15 A
can effectively suppress the formation of dense micropores in the weld pool. This improvement
achieved by enlarging the weld pool and extending the time for hydrogen evasion
reduced porosity defects and enhanced the mechanical properties of the joint.The findings indicate that reasonable adjustments to welding parameters can effectively improve the quality and mechanical performance of aluminum alloy welds
meeting the high-reliability requirements of Aluminum alloy pressure vessel.
宋民远 ， 赵海云 ， 曲文卿 ， 等 . 2219铝合金及变极性TIG焊焊接接头的力学性能 ［J］. 铝加工 ， 2010 （ 3 ）： 30 - 33 .
SONG M Y ， ZHAO H Y ， QU W Q ， et al . Mechanical Properties of 2219 Aluminum Alloy and TIG Welding Joints ［J］. Aluminium Fabrication ， 2010 （ 3 ）： 30 - 33 .
周万盛 ， 姚君山 . 铝及铝合金的焊接 ［M］. 北京 ： 机械工业出版社 ， 2006 .
刘含伟 ， 宋建岭 ， 孙志鹏 ， 等 . 异种热处理状态2219铝合金TIG焊接头性能研究 ［J］. 焊接 ， 2014 （ 10 ）： 58 - 60+63 .
LIU H W ， SONG J L ， SUN Z P ， et al . Properties of TIG welded joint of 2219 aluminium alloy with dissimilar heat treatment ［J］. Welding & Joining ， 2014 （ 10 ）： 58 - 60+63 .
吴奇 ， 李晓延 ， 孙鲁阳 ， 等 . 2219铝合金焊接接头软化模型的建立与应用 ［J］. 材料导报 ， 2020 ， 34 （ 5 ）： 10138 - 10143 .
WU Q ， LI X Y ， SUN L Y ， et al . Establishment and Application of Softening Model of 2219 Aluminum Alloy Welding Joint ［J］. Materials Reports ， 2020 ， 34 （ 5 ）： 10138 - 10143 .
邹增大 ， 杜则裕 ， 田志凌 ， 等 . 焊接手册 第二卷：材料的焊接 ［M］. 北京 ： 机械工业出版社 ， 2012 .
蒙丹阳 ， 王惠苗 ， 丁吉坤 ， 等 . 摆动焊接对异种热处理状态2219铝合金焊接接头性能的影响 ［J］. 宇航材料工艺 ， 2021 ， 51 （ 2 ）： 62 - 67 .
MENG D Y ， WANG H M ， DING J K ， et al . Effect of Weaving Welding on Properties of Dissimilar Heat Treated 2219 Aluminum Alloy Welded Joint ［J］. Aerospace Materials & Technology ， 2021 ， 51 （ 2 ）： 62 - 67 .
李攀 ， 郭顺 ， 杨东青 ， 等 . 超声振动辅助电弧增材制造2219铝合金的显微组织及力学性能 ［J］. 有色金属学报 ， 2023 ， 33 （ 7 ）： 2081 - 2089 .
LI P ， GUO S ， YANG D Q ， et al . Microstructure and mechanical properties of 2219 aluminum alloy manufactured by ultrasonic vibration assisted wire and arc additively manufacturing ［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals ， 2023 ， 33 （ 7 ）： 2081 - 2089 .
梁文博 ， 闫辉 . 单面焊双面成形的焊接技术 ［J］. 煤矿现代化 ， 2011 （ 1 ）： 116 - 117 .
LIANG W B ， YAN H . Single-side Welding Technology with Double Sided Formation ［J］. Coal Mine Modernization ， 2011 （ 1 ）： 116 - 117 .
Wu B T ， Pan Z X ， Ding D H ， et al . A review of the wire arc additive manufacturing of metals：properties，defects and quality improvement ［J］. Journal of Manufacturing Processes ， 2018 ， 35 ： 127 - 139 .
李桓 ， 徐光霈 ， 张宇辉 ， 等 . 2219/5A06异种铝合金焊接接头组织与性能相关性 ［J］. 焊接学报 ， 2020 ， 41 （ 9 ）： 8 - 15 .
LI H ， XU G S ， ZHANG Y H ， et al . Correlation between microstructure and properties of 2219/5A06 dissimilar aluminum alloy welded joint ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2020 ， 41 （ 9 ）： 8 - 15 .
康悦 ， 赵艳秋 ， 李悦 ， 等 . 驱动力对2219铝合金DLBSW焊接熔池行为的影响 ［J］. 焊接学报 ， 2022 ， 43 （ 2 ）： 82 - 87 .
KANG Y ， ZHAO Y Q ， LI Y ， et al . Effect of driving force on molten pool behavior of 2219 aluminum alloy DLBSW process ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2022 ， 43 （ 2 ）： 82 - 87 .
Ren L L ， Gu H M ， Wang W ， et al . Effects of interpass cooling on material properties of wire arc additive manufactured Al-6.3 Mg alloy ［J］. 3D Printing and Additive Manufacturing ， 2019 ， 6 （ 6 ）： 344 - 353 .
Mayer H ， Papakyriacou M ， Zettl B ， et al . Influence of porosity on the fatigue limit of die cast magnesium and aluminium alloys ［J］. International Journal of Fatigue ， 2003 ， 25 （ 3 ）： 245 - 256 .
Kbayashi M ， Dorce Y ， Toda H ， et al . Effect of local volume fraction of microporosity on tensile properties in Al-Si-Mg cast alloy ［J］. Materials Science and Technology ， 2010 ， 26 （ 8 ）： 962 - 967 .
Toda H ， Oogo H ， Uesugi K ， et al . Roles of pre-existing hydrogen micropores on ductile fracture ［J］. Materials Transactions ， 2009 ， 50 （ 9 ）： 2285 - 2290 .
张宇豪 ， 许永超 ， 刘森 ， 等 . 微量元素对增材制造Al-Zn-Mg-Cu合金组织及性能的影响 ［J］. 焊接技术 ， 2022 ， 51 （ 2 ）： 1 - 4 .
ZHANG Y H ， XU Y C ， LIU S ， et al . Influence of trace elements on microstructure and mechanical properties of additive manufacturing of Al-Zn-Mg-Cu alloy ［J］. Welding Technology ， 2022 ， 51 （ 2 ）： 1 - 4 .
Zhang Y B ， Xu J H ， Zhai T G . Distributions of pore size and fatigue weak link strength in an A713 sand cast aluminum alloy ［J］. Materials Science and Engineering A ， 2010 ， 527 （ 16 ）： 3639 - 3644 .
戴军 ， 张娜 ， 杨莉 ， 等 . 2219铝合金变极性等离子弧焊接接头 ［J］. 电焊机 ， 2016 ， 46 （ 01 ）： 113 - 115 .
DAI J ， ZHANG N ， YANG L ， et al . Variable polarity plasma arc welded joints of 2219 aluminum alloy ［J］. Electric Welding Machine ， 2016 ， 46 （ 01 ）： 113 - 115 ..
赵志远 . 铝和铝合金牌号与金相图谱速用速查及金相检验技术创新应用指导手册 ［M］. 北京 ： 中国知识出版社 ， 2005 .
张雷 ， 龙伟民 ， 鲍丽 ， 等 . 2219铝合金直流活性焊接技术 ［J］. 电焊机 ， 2018 ， 48 （ 03 ）： 72 - 75 .
ZHANG L ， LONG W M ， BAO L ， et al . Direct current activated welding technology of 2219 aluminum alloy ［J］. Electric Welding Machine ， 2018 ， 48 （ 03 ）： 72 - 75 .
于勇征 ， 栾国红 ， 孙成彬 . LF6/LD10铝合金搅拌摩擦焊工艺参数对接头性能的影响 ［J］. 焊接学报 ， 2005 ， 26 （ 11 ）： 67 - 70 .
YU Y Z ， LUAN G H ， SUN C B . Influences of FSW parameters on mechanical properties of LF6/LD10 aluminum alloy ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2005 ， 26 （ 11 ）： 67 - 70 .
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